“ … Ci sono stati così tanti incidenti sorprendenti,

Che niente le sembrava più possibile adesso ”

L. Carroll "Alice nel Paese delle Meraviglie"

La chimica bioorganica si è sviluppata al confine tra due scienze: chimica e biologia. Attualmente si sono aggiunte la medicina e la farmacologia. Tutte queste quattro scienze usano metodi moderni ricerca fisica, analisi matematica e modellazione computerizzata.

Nel 1807 J.Ya. Berzelius ha proposto di denominare sostanze comuni nella natura vivente come l'olio d'oliva o lo zucchero biologico.

A questo punto erano già conosciuti molti composti naturali, che in seguito iniziarono a essere definiti come carboidrati, proteine, lipidi e alcaloidi.

Nel 1812, un chimico russo K.S. Kirchhoff convertì l'amido riscaldandolo con acido in zucchero, in seguito chiamato glucosio.

Nel 1820, un chimico francese A. Braconno, trattando le proteine ​​con gelatina, ottenne la sostanza glicina, che appartiene ad una classe di composti che successivamente Berzelius di nome aminoacidi.

La data di nascita della chimica organica può essere considerata l'opera pubblicata nel 1828 F. Velera, che fu il primo a sintetizzare una sostanza di origine naturale – urea- dal composto inorganico cianato di ammonio.

Nel 1825, il fisico Faraday isolò il benzene da un gas utilizzato per illuminare la città di Londra. La presenza di benzene potrebbe spiegare le fiamme fumose delle lampade londinesi.

Nel 1842 N.N. Zinin effettuato la sintesi z anilina,

Nel 1845 A.V. Kolbe, uno studente di F. Wöhler, sintetizzò l'acido acetico - senza dubbio un composto organico naturale - da elementi di partenza (carbonio, idrogeno, ossigeno)

Nel 1854 Il Primo Ministro Bertlot glicerina riscaldata con acido stearico e ottenuto tristearina, che si è rivelata identica al composto naturale isolato dai grassi. Ulteriore PM Berthelot presero altri acidi che non erano isolati dai grassi naturali e ottennero composti molto simili ai grassi naturali. Con questo, il chimico francese ha dimostrato che è possibile ottenere non solo analoghi di composti naturali, ma anche crearne di nuovi, simili e allo stesso tempo diversi da quelli naturali.

Molti importanti risultati della chimica organica nella seconda metà del XIX secolo sono associati alla sintesi e allo studio delle sostanze naturali.

Nel 1861, il chimico tedesco Friedrich August Kekule von Stradonitz (sempre chiamato semplicemente Kekule nella letteratura scientifica) pubblicò un libro di testo in cui definiva la chimica organica come la chimica del carbonio.

Nel periodo 1861-1864. Il chimico russo A.M. Butlerov creò una teoria unificata della struttura composti organici, che ha permesso di trasferire tutti i risultati esistenti in un unico base scientifica e aprì la strada allo sviluppo della scienza della chimica organica.

Nello stesso periodo D.I. Mendeleev. conosciuto in tutto il mondo come lo scienziato che scoprì e formulò legge periodica cambiamenti nelle proprietà degli elementi, ha pubblicato il libro di testo “Chimica Organica”. Abbiamo a nostra disposizione la sua 2a edizione (corretta e ampliata, Pubblicazione della partnership “Public Benefit”, San Pietroburgo, 1863. 535 pp.)

Nel suo libro, il grande scienziato definì chiaramente la connessione tra composti organici e processi vitali: “Possiamo riprodurre artificialmente molti dei processi e delle sostanze prodotti dagli organismi, al di fuori del corpo. Pertanto, le sostanze proteiche, distrutte negli animali sotto l'influenza dell'ossigeno assorbito dal sangue, vengono convertite in sali di ammonio, urea, zucchero del muco, acido benzoico e altre sostanze solitamente escrete nelle urine... Preso separatamente, ogni fenomeno vitale non lo è il risultato di una forza speciale, ma viene eliminato leggi generali natura" A quel tempo, la chimica bioorganica e la biochimica non erano ancora emerse

direzioni indipendenti, all'inizio erano unite chimica fisiologica, ma gradualmente sono cresciuti sulla base di tutti i risultati in due scienze indipendenti.

La scienza degli studi di chimica bioorganica connessione tra la struttura delle sostanze organiche e le loro funzioni biologiche, utilizzando principalmente metodi di chimica organica, analitica, fisica, nonché matematica e fisica

La principale caratteristica distintiva di questa materia è lo studio dell'attività biologica delle sostanze in connessione con l'analisi della loro struttura chimica

Oggetti di studio chimica bioorganica : biopolimeri naturali di importanza biologica - proteine, acidi nucleici, lipidi, sostanze a basso peso molecolare - vitamine, ormoni, molecole segnale, metaboliti - sostanze coinvolte nel metabolismo energetico e plastico, farmaci di sintesi.

I compiti principali della chimica bioorganica includono:

1. Sviluppo di metodi per isolare e purificare composti naturali, utilizzando metodi medici per valutare la qualità di un farmaco (ad esempio, un ormone in base al grado della sua attività);

2. Determinazione della struttura di un composto naturale. Vengono utilizzati tutti i metodi della chimica: determinazione del peso molecolare, idrolisi, analisi dei gruppi funzionali, metodi di ricerca ottica;

3. Sviluppo di metodi per la sintesi di composti naturali;

4. Studio della dipendenza dell'azione biologica dalla struttura;

5. Chiarimento della natura dell'attività biologica, meccanismi molecolari di interazione con varie strutture cellulari o con i suoi componenti.

Lo sviluppo della chimica bioorganica nel corso dei decenni è associato ai nomi degli scienziati russi: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N. Zinin, N.D. Zelinsky A.N. Belozersky N.A. Preobrazhensky M.M. Shemyakin, Yu.A. Ovchinnikova.

I fondatori della chimica bioorganica all'estero sono scienziati che hanno fatto molte importanti scoperte: la struttura della struttura secondaria delle proteine ​​(L. Pauling), la sintesi completa della clorofilla, la vitamina B 12 (R. Woodward), l'uso di enzimi nella sintesi di sostanze organiche complesse. compreso il gene (G. Koran) e altri

Negli Urali a Ekaterinburg nel campo della chimica bioorganica dal 1928 al 1980. ha lavorato come capo del dipartimento di chimica organica dell'UPI, l'accademico I. Ya Postovsky, noto come uno dei fondatori nel nostro paese della direzione scientifica della ricerca e della sintesi dei farmaci e autore di numerosi farmaci (sulfamidici, antitumorale, anti-radiazioni, anti-tubercolosi). La sua ricerca è continuata da studenti che lavorano sotto la guida degli accademici O.N. Chupakhin, V.N. Charushin all'USTU-UPI e all'Istituto di sintesi organica da cui prende il nome. E IO. Postovsky Accademia Russa Sci.

La chimica bioorganica è strettamente correlata ai compiti della medicina ed è necessaria per lo studio e la comprensione della biochimica, della farmacologia, della fisiopatologia e dell'igiene. Tutto il linguaggio scientifico della chimica bioorganica, la notazione adottata e i metodi utilizzati non sono diversi dalla chimica organica che hai studiato a scuola

La moderna chimica bioorganica è un campo ramificato del sapere, fondamento di molte discipline biomediche e, prima fra tutte, della biochimica, biologia molecolare, genomica, proteomica e

bioinformatica, immunologia, farmacologia.

Il programma è basato su approccio sistemico costruire l’intero corso su un’unica base teorica

base basata su idee sulla struttura elettronica e spaziale dell'organico

composti e meccanismi delle loro trasformazioni chimiche. Il materiale è presentato sotto forma di 5 sezioni, le più importanti delle quali sono: “Fondamenti teorici della struttura dei composti organici e fattori che determinano la loro reattività”, “Classi biologicamente importanti di composti organici” e “Biopolimeri e loro componenti strutturali. Lipidi"

Il programma è finalizzato all’insegnamento specialistico della chimica bioorganica presso un’università medica, e pertanto la disciplina è chiamata “chimica bioorganica in medicina”. La profilazione dell'insegnamento della chimica bioorganica è servita dalla considerazione del rapporto storico tra lo sviluppo della medicina e della chimica, anche organica, dalla maggiore attenzione alle classi di composti organici biologicamente importanti (composti eterofunzionali, eterocicli, carboidrati, amminoacidi e proteine, composti nucleici acidi, lipidi) nonché reazioni biologicamente importanti di queste classi di composti). Una sezione separata del programma è dedicata alla considerazione delle proprietà farmacologiche di alcune classi di composti organici e alla natura chimica di alcune classi di farmaci.

Considerando l’importante ruolo delle “malattie da stress ossidativo” nella struttura della morbilità uomo moderno Il programma presta particolare attenzione alle reazioni di ossidazione dei radicali liberi, al rilevamento dei prodotti finali dell'ossidazione dei radicali liberi dei lipidi nella diagnostica di laboratorio, agli antiossidanti naturali e ai farmaci antiossidanti. Il programma prevede l'analisi dei problemi ambientali, in particolare della natura degli xenobiotici e dei meccanismi del loro effetto tossico sugli organismi viventi.

1. Lo scopo e gli obiettivi della formazione.

1.1. Lo scopo dell'insegnamento della materia chimica bioorganica in medicina è quello di sviluppare la comprensione del ruolo della chimica bioorganica come fondamento della biologia moderna, una base teorica per spiegare gli effetti biologici dei composti bioorganici, i meccanismi d'azione dei farmaci e la creazione di nuovi farmaci. Sviluppare la conoscenza della relazione tra struttura, proprietà chimiche e attività biologica delle più importanti classi di composti bioorganici, insegnare come applicare le conoscenze acquisite nello studio delle discipline successive e nelle attività professionali.

1.2 Obiettivi dell'insegnamento della chimica bioorganica:

1. Formazione della conoscenza della struttura, delle proprietà e dei meccanismi di reazione delle più importanti classi di composti bioorganici, che ne determinano il significato medico e biologico.

2. Formazione di idee sulla struttura elettronica e spaziale dei composti organici come base per spiegare le loro proprietà chimiche e l'attività biologica.

3. Formazione di abilità e abilità pratiche:

classificare i composti bioorganici in base alla struttura dello scheletro carbonioso e dei gruppi funzionali;

utilizzare le regole nomenclatura chimica indicare i nomi di metaboliti, farmaci, xenobiotici;

identificare i centri di reazione nelle molecole;

essere in grado di effettuare reazioni qualitative, con significato clinico e di laboratorio.

2. Il posto della disciplina nella struttura dell'OOP:

La disciplina "Chimica bioorganica" è parte integrante della disciplina "Chimica", che appartiene al ciclo delle discipline matematiche e scienze naturali.

Le conoscenze di base necessarie per lo studio della disciplina si formano nel ciclo delle discipline matematiche, scienze naturali: fisica, matematica; informatica medica; chimica; biologia; anatomia, istologia, embriologia, citologia; fisiologia normale; microbiologia, virologia.

Costituisce prerequisito per lo studio delle discipline:

biochimica;

farmacologia;

microbiologia, virologia;

immunologia;

discipline professionali.

Discipline studiate in parallelo, fornendo collegamenti interdisciplinari nell'ambito della parte base del curriculum:

chimica, fisica, biologia, 3. Elenco delle discipline e degli argomenti che gli studenti devono padroneggiare per studiare la chimica bioorganica.

Chimica generale. Struttura atomica, natura del legame chimico, tipi di legami, classi sostanze chimiche, tipologie di reazioni, catalisi, reazione del mezzo in soluzioni acquose.

Chimica organica. Classi di sostanze organiche, nomenclatura dei composti organici, configurazione dell'atomo di carbonio, polarizzazione degli orbitali atomici, legami sigma e pi greco. Relazione genetica tra classi di composti organici. Reattività di diverse classi di composti organici.

Fisica. La struttura dell'atomo. Ottica: regioni ultraviolette, visibili e infrarosse dello spettro.

Interazione della luce con la materia: trasmissione, assorbimento, riflessione, diffusione. Luce polarizzata.

Biologia. Codice genetico. Basi chimiche dell'ereditarietà e della variabilità.

Lingua latina. Padroneggiare la terminologia.

Lingua straniera. Capacità di lavorare con la letteratura straniera.

4. Sezioni della disciplina e collegamenti interdisciplinari con quanto previsto (successivo) discipline N. sezioni di questa disciplina necessarie per lo studio delle discipline previste N. Nome delle sotto-discipline previste (successive) discipline (successive) discipline 1 2 3 4 5 1 Chimica + + + + + Biologia + - - + + Biochimica + + + + + + 4 Microbiologia, virologia + + - + + + 5 Immunologia + - - - + Farmacologia + + - + + + 7 Igiene + - + + + Discipline professionali + - - + + + 5. Requisiti per il livello di padronanza del contenuto della disciplina Raggiungimento dell'obiettivo di apprendimento La disciplina "Chimica Bioorganica" prevede l'implementazione di una serie di compiti problematici mirati, a seguito dei quali gli studenti devono sviluppare determinate competenze, conoscenze, abilità e devono acquisire determinate abilità pratiche.

5.1. Lo studente deve avere:

5.1.1. Competenze culturali generali:

capacità e volontà di analisi sociale questioni significative e processi, utilizzare nella pratica i metodi delle scienze umane, naturali, biomediche e cliniche vari tipi attività professionali e sociali (OK-1);

5.1.2. Competenze professionali(PC):

capacità e volontà di applicare metodi, metodi e mezzi di base per ottenere, archiviare ed elaborare informazioni scientifiche e professionali; ricevere informazioni da varie fonti, compreso l'uso di moderni strumenti informatici, tecnologie di rete, database e la capacità e la volontà di lavorare con la letteratura scientifica, analizzare informazioni, condurre ricerche, trasformare ciò che leggi in uno strumento per risolvere problemi professionali (evidenzia le principali disposizioni, conseguenze da esse e suggerimenti);

capacità e volontà di partecipare alla produzione compiti scientifici e la loro implementazione sperimentale (PC-2, PC-3, PC-5, PC-7).

5.2. Lo studente deve sapere:

Principi di classificazione, nomenclatura e isomeria dei composti organici.

Fondamenti di chimica organica teorica, che costituiscono la base per lo studio della struttura e della reattività dei composti organici.

Struttura spaziale ed elettronica delle molecole organiche e trasformazioni chimiche delle sostanze che partecipano ai processi vitali, in connessione diretta con loro struttura biologica, proprietà chimiche e ruolo biologico delle principali classi di composti organici biologicamente importanti.

5.3. Lo studente deve essere in grado di:

Classificare i composti organici in base alla struttura dello scheletro carbonioso e alla natura dei gruppi funzionali.

Comporre formule per nome e nome rappresentanti tipici di sostanze e farmaci biologicamente importanti per formula strutturale.

Identificare gruppi funzionali, centri acidi e basici, frammenti coniugati e aromatici nelle molecole per determinare il comportamento chimico dei composti organici.

Prevedere la direzione e il risultato delle trasformazioni chimiche dei composti organici.

5.4. Lo studente deve avere:

Competenze lavoro indipendente con la letteratura educativa, scientifica e di riferimento; condurre una ricerca e trarre conclusioni generali.

Avere competenze nella gestione della vetreria chimica.

Avere le competenze per lavorare in sicurezza in un laboratorio chimico e la capacità di maneggiare composti organici caustici, tossici e altamente volatili, lavorare con bruciatori, lampade ad alcool e dispositivi di riscaldamento elettrico.

5.5. Forme di controllo della conoscenza 5.5.1. Controllo corrente:

Controllo diagnostico dell'assimilazione della materia. Viene effettuato periodicamente principalmente per controllare la conoscenza del materiale formulaico.

Controllo didattico del computer in ogni lezione.

Attività di prova, che richiede capacità di analisi e generalizzazione (vedi Appendice).

Colloqui programmati al termine dello studio di ampie sezioni del programma (vedi Appendice).

5.5.2 Controllo finale:

Test (effettuato in due fasi):

C.2 - Scienze matematiche, naturali e medico-biologiche Intensità generale di lavoro:

2 Classificazione, nomenclatura e caratteristiche di classificazione e classificazione dei composti fisici organici moderni: la struttura dello scheletro di carbonio e la natura del gruppo funzionale.

metodi chimici Gruppi funzionali, radicali organici. Studi di rilevanza biologica delle classi bioorganiche di composti organici: alcoli, fenoli, tioli, eteri, solfuri, composti aldeidici, chetoni, acidi carbossilici e loro derivati, acidi solfonici.

Nomenclatura IUPAC. Varietà della nomenclatura internazionale: nomenclatura sostitutiva e radicale-funzionale. Il valore della conoscenza 3 Fondamenti teorici della struttura dei composti organici e Teoria della struttura dei composti organici di A.M. Butlerov. I principali fattori che determinano le loro posizioni. Formule strutturali. La natura dell'atomo di carbonio per posizione e reattività. Catene. L'isomeria come fenomeno specifico della chimica organica. Tipi di stereoisomeria.

Chiralità di molecole di composti organici come causa di isomeria ottica. Stereoisomeria di molecole con un centro di chiralità (enantiomerismo). Attività ottica. Gliceraldeide come standard di configurazione. Formule di proiezione di Fischer. Sistema D e L di nomenclatura stereochimica. Idee sulla nomenclatura R, S.

Stereoisomeria di molecole con due o più centri di chiralità: enantiomerismo e diastereomerismo.

Stereoisomerismo in una serie di composti con doppio legame (Pidiastereomerismo). Isomeri cis e trans. Stereoisomeria e attività biologica dei composti organici.

Influenza reciproca degli atomi: cause di insorgenza, tipi e metodi della sua trasmissione in molecole di composti organici.

Accoppiamento. Accoppiamento in circuiti aperti (Pi-Pi). Legami coniugati. Strutture dieniche in composti biologicamente importanti: 1,3-dieni (butadiene), polieni, composti carbonilici alfa, beta-insaturi, gruppo carbossilico. L'accoppiamento come fattore di stabilizzazione del sistema. Energia di coniugazione. Coniugazione in areni (Pi-Pi) ed eterocicli (p-Pi).

Aromaticità. Criteri di aromaticità. Aromaticità dei composti benzenoidi (benzene, naftalene, antracene, fenantrene) ed eterociclici (furano, tiofene, pirrolo, imidazolo, piridina, pirimidina, purina). Presenza diffusa di strutture coniugate in molecole biologicamente importanti (porfina, eme, ecc.).

Polarizzazione dei legami ed effetti elettronici (induttivi e mesomerici) come causa della distribuzione non uniforme della densità elettronica nella molecola. I sostituenti sono donatori e accettori di elettroni.

I sostituenti più importanti e i loro effetti elettronici. Effetti elettronici dei sostituenti e reattività delle molecole. Regola di orientamento nell'anello benzenico, sostituenti della prima e della seconda specie.

Acidità e basicità dei composti organici.

Acidità e basicità di molecole neutre di composti organici con gruppi funzionali contenenti idrogeno (ammine, alcoli, tioli, fenoli, acidi carbossilici). Acidi e basi secondo Bronsted-Lowry e Lewis. Coppie coniugate di acidi e basi. Acidità e stabilità anionica. Valutazione quantitativa dell'acidità dei composti organici in base ai valori di Ka e pKa.

Acidità di varie classi di composti organici. Fattori che determinano l'acidità dei composti organici: elettronegatività dell'atomo non metallico (acidi C-H, N-H e O-H); polarizzabilità di un atomo non metallico (alcoli e tioli, veleni tiolici); natura del radicale (alcoli, fenoli, acidi carbossilici).

Basicità dei composti organici. Basi n (eterocicli) e basi pi (alcheni, alcanidieni, areni). Fattori che determinano la basicità dei composti organici: elettronegatività dell'eteroatomo (basi O- e N); polarizzabilità di un atomo non metallico (base O e base S); natura del radicale (ammine alifatiche e aromatiche).

L'importanza delle proprietà acido-base delle molecole organiche neutre per la loro reattività e attività biologica.

Il legame idrogeno come manifestazione specifica delle proprietà acido-base. Schemi generali di reattività dei composti organici come base chimica del loro funzionamento biologico.

Meccanismi di reazione dei composti organici.

Classificazione delle reazioni dei composti organici in base al risultato di sostituzione, addizione, eliminazione, riarrangiamento, redox e in base al meccanismo: radicale, ionico (elettrofilo, nucleofilo). Tipi di scissione del legame covalente nei composti organici e nelle particelle risultanti: scissione omolitica (radicali liberi) e scissione eterolitica (carbocationi e carbonanioni).

Struttura elettronica e spaziale di queste particelle e fattori che ne determinano la stabilità relativa.

Reazioni di sostituzione radicale omolitica negli alcani con partecipazione di S-N Legami di atomi di carbonio sp 3-ibridati. Reazioni di ossidazione dei radicali liberi in una cellula vivente. Forme reattive (radicali) dell'ossigeno. Antiossidanti. Significato biologico.

Reazioni di addizione elettrofila (Ae): reazioni eterolitiche che coinvolgono il legame Pi. Meccanismo di alogenazione dell'etilene e reazioni di idratazione. Catalisi acida. Influenza di fattori statici e dinamici sulla regioselettività delle reazioni. Peculiarità delle reazioni di addizione di sostanze contenenti idrogeno al legame Pi negli alcheni asimmetrici. La regola di Markovnikov. Caratteristiche dell'addizione elettrofila ai sistemi coniugati.

Reazioni di sostituzione elettrofila (Se): reazioni eterolitiche che coinvolgono un sistema aromatico. Meccanismo delle reazioni di sostituzione elettrofila negli areni. Complessi Sigma. Reazioni di alchilazione, acilazione, nitrazione, solfonazione, alogenazione degli areni. Regola di orientamento.

Sostituti del 1° e del 2° tipo. Caratteristiche delle reazioni di sostituzione elettrofila negli eterocicli. Influenza orientativa degli eteroatomi.

Reazioni di sostituzione nucleofila (Sn) all'atomo di carbonio ibridato sp3: reazioni eterolitiche causate dalla polarizzazione del legame sigma carbonio-eteroatomo (derivati ​​degli alogeni, alcoli). Influenza di fattori elettronici e spaziali sulla reattività dei composti nelle reazioni di sostituzione nucleofila.

Reazione di idrolisi dei derivati ​​degli alogeni. Reazioni di alchilazione di alcoli, fenoli, tioli, solfuri, ammoniaca e ammine. Il ruolo della catalisi acida nella sostituzione nucleofila del gruppo ossidrile.

Deaminazione di composti con un gruppo amminico primario. Ruolo biologico delle reazioni di alchilazione.

Reazioni di eliminazione (deidroalogenazione, disidratazione).

Aumento dell'acidità CH come causa delle reazioni di eliminazione che accompagnano la sostituzione nucleofila nell'atomo di carbonio ibridato sp3.

Reazioni di addizione nucleofila (An): reazioni eterolitiche che coinvolgono il legame pi carbonio-ossigeno (aldeidi, chetoni). Classi di composti carbonilici. Rappresentanti. Preparazione di aldeidi, chetoni, acidi carbossilici. Struttura e reattività del gruppo carbonilico. Influenza di fattori elettronici e spaziali. Meccanismo delle reazioni An: ruolo della protonazione nell'aumento della reattività carbonilica. Reazioni di importanza biologica delle aldeidi e dei chetoni: idrogenazione, ossidoriduzione delle aldeidi (reazione di dismutazione), ossidazione delle aldeidi, formazione di cianoidrine, idratazione, formazione di emiacetali, immine. Reazioni di addizione aldolica. Significato biologico.

Reazioni di sostituzione nucleofila all'atomo di carbonio ibridato sp2 (acidi carbossilici e loro derivati ​​funzionali).

Il meccanismo delle reazioni di sostituzione nucleofila (Sn) nell'atomo di carbonio ibridato sp2. Reazioni di acilazione - formazione di anidridi, esteri, tioesteri, ammidi - e loro reazioni di idrolisi inversa. Ruolo biologico delle reazioni di acilazione. Proprietà acide degli acidi carbossilici secondo il gruppo OH.

Reazioni di ossidazione e riduzione di composti organici.

Reazioni redox, meccanismo elettronico.

Stati di ossidazione degli atomi di carbonio nei composti organici. Ossidazione degli atomi di carbonio primari, secondari e terziari. Ossidabilità di varie classi di composti organici. Modi di utilizzo dell'ossigeno nella cellula.

Ossidazione energetica. Reazioni ossidasiche. L'ossidazione delle sostanze organiche è la principale fonte di energia per i chemiotrofi. Ossidazione plastica.

4 Classi di composti organici di importanza biologica Alcoli polivalenti: glicole etilenico, glicerolo, inositolo. Formazione Idrossiacidi: classificazione, nomenclatura, rappresentanti di lattico, betaidrossibutirrico, gammaidrossibutirrico, malico, tartarico, citrico, amminazione riduttiva, transaminazione e decarbossilazione.

Aminoacidi: classificazione, rappresentanti degli isomeri beta e gamma: aminopropano, gamma-aminobutirrico, epsilonaminocaproico. Reazione Acido salicilico e suoi derivati ​​(acido acetilsalicilico, agente antipiretico, antinfiammatorio e antireumatico, enteroseptolo e 5-NOK. Il nucleo isochinolinico come base degli alcaloidi dell'oppio, antispastici (papaverina) e analgesici (morfina). I derivati ​​dell'acridina sono disinfettanti.

derivati ​​della xantina - caffeina, teobromina e teofillina, derivati ​​dell'indolo reserpina, stricnina, pilocarpina, derivati ​​della chinolina - chinino, isochinolina morfina e papaverina.

le cefalosproine sono derivati ​​dell'acido cefalosporanico, le tetracicline sono derivati ​​del naftacene, le streptomicine sono amiloglicosidi. Semisintetici 5 Biopolimeri e loro componenti strutturali. Lipidi. Definizione. Classificazione. Funzioni.

Ciclo-ossotautomeria. Mutarotazione. Derivati ​​dei monosaccaridi desossizucchero (desossiribosio) e aminozuccheri (glucosamina, galattosamina).

Oligosaccaridi. Disaccaridi: maltosio, lattosio, saccarosio. Struttura. Legame oglicosidico. Proprietà riparative. Idrolisi. Biologico (via di degradazione degli aminoacidi); reazioni radicaliche - idrossilazione (formazione di ossi-derivati ​​di amminoacidi). Formazione del legame peptidico.

Peptidi. Definizione. Struttura del gruppo peptidico. Funzioni.

Peptidi biologicamente attivi: glutatione, ossitocina, vasopressina, glucagone, neuropeptidi, peptidi chinina, peptidi immunoattivi (timosina), peptidi infiammatori (difexina). Il concetto di citochine. Peptidi antibiotici (gramicidina, actinomicina D, ciclosporina A). Tossine peptidiche. Relazione tra gli effetti biologici dei peptidi e alcuni residui aminoacidici.

Scoiattoli. Definizione. Funzioni. Livelli di struttura proteica. La struttura primaria è la sequenza degli amminoacidi. Metodi di ricerca. Idrolisi parziale e completa delle proteine. L'importanza di determinare la struttura primaria delle proteine.

Mutagenesi sito-specifica diretta come metodo per studiare la relazione tra l'attività funzionale delle proteine ​​e la struttura primaria. Disturbi congeniti della struttura primaria delle proteine ​​- mutazioni puntiformi. Struttura secondaria e sue tipologie (alfa elica, struttura beta). Struttura terziaria.

Denaturazione. Il concetto di centri attivi. Struttura quaternaria delle proteine ​​oligomeriche. Proprietà cooperative. Proteine ​​semplici e complesse: glicoproteine, lipoproteine, nucleoproteine, fosfoproteine, metalloproteine, cromoproteine.

Basi azotate, nucleosidi, nucleotidi e acidi nucleici.

Definizione dei concetti base azotata, nucleoside, nucleotide e acido nucleico. Basi azotate purine (adenina e guanina) e pirimidiniche (uracile, timina, citosina). Proprietà aromatiche. Resistenza alla degradazione ossidativa come base per svolgere un ruolo biologico.

Lactim - tautomerismo lattamico. Basi azotate minori (ipoxantina, 3-N-metiluracile, ecc.). Derivati ​​delle basi azotate - antimetaboliti (5-fluorouracile, 6-mercaptopurina).

Nucleosidi. Definizione. Formazione di un legame glicosidico tra una base azotata e un pentoso. Idrolisi dei nucleosidi. Antimetaboliti nucleosidici (adenina arabinoside).

Nucleotidi. Definizione. Struttura. Formazione di un legame fosfoestere durante l'esterificazione dell'idrossile C5 del pentoso con acido fosforico. Idrolisi dei nucleotidi. Nucleotidi macroerg (polifosfati nucleosidici - ADP, ATP, ecc.). Nucleotidi-coenzimi (NAD+, FAD), struttura, ruolo delle vitamine B5 e B2.

Acidi nucleici: RNA e DNA. Definizione. Composizione nucleotidica dell'RNA e del DNA. Struttura primaria. Legame fosfodiestere. Idrolisi degli acidi nucleici. Definizione dei concetti tripletta (codone), gene (cistrone), codice genetico (genoma). Progetto internazionale sul genoma umano.

Struttura secondaria del DNA. Il ruolo dei legami idrogeno nella formazione della struttura secondaria. Coppie complementari di basi azotate. Struttura terziaria del DNA. Cambiamenti nella struttura degli acidi nucleici sotto l'influenza di sostanze chimiche. Il concetto di sostanze mutagene.

Lipidi. Definizione, classificazione. Lipidi saponificabili e insaponificabili.

Gli acidi grassi superiori naturali sono componenti dei lipidi. I rappresentanti più importanti: palmitico, stearico, oleico, linoleico, linolenico, arachidonico, eicosapentaenoico, docosoesaenoico (vitamina F).

Lipidi neutri. Acilgliceroli - grassi naturali, oli, cere.

Idrograssi commestibili artificiali. Ruolo biologico degli acilgliceroli.

Fosfolipidi. Acidi fosfatidici. Fosfatidilcoline, fosfatidietanolammine e fosfatidilserine. Struttura. Partecipazione alla formazione delle membrane biologiche. Perossidazione lipidica nelle membrane cellulari.

Sfingolipidi. Sfingosina e sfingomieline. Glicolipidi (cerebrosidi, solfatidi e gangliosidi).

Lipidi insaponificabili. Terpeni. Terpeni mono- e biciclici 6 Proprietà farmacologiche Proprietà farmacologiche di alcune classi di composti monopoli e di alcune classi di composti eterofunzionali (alogenuri di idrogeno, alcoli, composti ossi- e organici. ossoacidi, derivati ​​del benzene, eterocicli, alcaloidi.). Chimico La natura chimica di alcuni farmaci antinfiammatori, analgesici, antisettici e classi di farmaci. antibiotici.

6.3. Sezioni disciplinari e tipologie di lezioni 1. Introduzione alla materia. Classificazione, nomenclatura e ricerca dei composti bioorganici 2. Fondamenti teorici della struttura della reattività organica.

3. Classi biologicamente importanti di composti organici. 5 Proprietà farmacologiche di alcune classi di composti organici. La natura chimica di alcune classi di farmaci Lezioni L; PZ – esercitazioni pratiche; LR – lavoro di laboratorio; C – seminari; SRS – lavoro indipendente degli studenti;

6.4 Piano tematico delle lezioni frontali sulla disciplina 1 1 Introduzione alla materia. Storia dello sviluppo della chimica bioorganica, significato per 3 2 Teoria della struttura dei composti organici di A.M. Butlerov. Isomeria come 4 2 Influenza reciproca degli atomi: cause di occorrenza, tipi e metodi della sua trasmissione in 7 1.2 Lavoro di prova nelle sezioni "Classificazione, nomenclatura e moderni metodi fisico-chimici per lo studio dei composti bioorganici" e "Fondamenti teorici della struttura dei composti organici e fattori che ne determinano la reazione 15 5 Proprietà farmacologiche di alcune classi di composti organici. Chimica 19 4 14 Rilevazione di sali di calcio insolubili di carbonati superiori 1 1 Introduzione all'argomento. Classificazione e utilizzo della letteratura consigliata.

nomenclatura dei composti bioorganici. Completare un compito scritto per 3 2 Influenza reciproca degli atomi nelle molecole Lavorare con la letteratura consigliata.

4 2 Acidità e basicità dei materiali organici Lavorare con la letteratura consigliata.

5 2 Meccanismi delle reazioni organiche Lavorare con la letteratura raccomandata.

6 2 Ossidazione e riduzione dei materiali organici Lavorare con la letteratura raccomandata.

7 1.2 Lavoro di prova per sezione Lavorare con la letteratura consigliata. *moderno metodi fisico-chimici argomenti proposti, conduzione di ricerche sui composti bioorganici”, ricerca di informazioni in vari composti e fattori organici, INTERNET e lavoro con database in lingua inglese 8 3 Bioorganico eterofunzionale Lavoro con la letteratura consigliata.

9 3 Eterocicli biologicamente importanti. Lavora con la letteratura consigliata.

10 3 Vitamine (lavoro di laboratorio). Lavora con la letteratura consigliata.

12 4 Alfa aminoacidi, peptidi e proteine. Lavora con la letteratura consigliata.

13 4 Basi azotate, nucleosidi, lavoro con la letteratura raccomandata.

nucleotidi e acidi nucleici. Completare un compito di scrittura scritta 15 5 Proprietà farmacologiche di alcuni lavori con la letteratura consigliata.

classi di composti organici. Completamento del compito di scrittura Natura chimica di alcune classi formule chimiche alcuni medicinali * - compiti a scelta dello studente.

composti organici.

molecole organiche.

molecole organiche.

composti organici.

composti organici.

connessioni. Stereoisomeria.

determinate classi di farmaci.

Durante il semestre, uno studente può ottenere un massimo di 65 punti nelle lezioni pratiche.

In una lezione pratica, uno studente può ottenere un massimo di 4,3 punti. Questo numero è composto dai punti ottenuti per la frequenza di un corso (0,6 punti), il completamento di un compito di lavoro autonomo extracurriculare (1,0 punti), il lavoro di laboratorio (0,4 punti) e i punti assegnati per una risposta orale e un compito di prova (da 1,3 a 2,3 punti). I punti per la frequenza delle lezioni, il completamento degli incarichi di lavoro autonomo extracurriculare e il lavoro di laboratorio vengono assegnati su base "sì" - "no". I punti per la risposta orale e per il compito della prova vengono attribuiti differenziati da 1,3 a 2,3 punti in caso di risposte positive: 0-1,29 punti corrispondono al voto “insoddisfacente”, 1,3-1,59 - “soddisfacente”, 1,6 -1,99 – “buono”. ”, 2.0-2.3 – “eccellente”. SU lavoro di prova uno studente può ottenere un punteggio massimo di 5,0 punti: la frequenza a una lezione è 0,6 punti e una risposta orale è 2,0-4,4 punti.

Per essere ammesso alla prova, lo studente deve ottenere almeno 45 punti, mentre il rendimento attuale dello studente viene valutato come segue: 65-75 punti – “eccellente”, 54-64 punti – “buono”, 45-53 punti – “ soddisfacente”, meno di 45 punti – insoddisfacente. Se uno studente ottiene un punteggio compreso tra 65 e 75 punti (risultato “eccellente”), è esentato dal test e riceve automaticamente un voto “superato” nel registro dei voti, guadagnando 25 punti per il test.

Nel test, uno studente può ottenere un massimo di 25 punti: 0-15,9 punti corrispondono al voto “insoddisfacente”, 16-17,5 – “soddisfacente”, 17,6-21,2 – “buono”, 21,3-25 – “ Ottimo”.

Distribuzione dei punti bonus (fino a 10 punti per semestre in totale) 1. Frequenza alle lezioni – 0,4 punti (frequenza alle lezioni al 100% – 6,4 punti per semestre);

2. Partecipazione all'UIRS fino a 3 punti, tra cui:

scrivere un abstract sull'argomento proposto – 0,3 punti;

preparazione di una relazione e presentazione multimediale per il convegno didattico e teorico finale 3. Partecipazione al lavoro di ricerca – fino a 5 punti, tra cui:

partecipare a una riunione del circolo scientifico studentesco presso il dipartimento - 0,3 punti;

preparare una relazione per una riunione del circolo scientifico studentesco – 0,5 punti;

relazione ad un convegno scientifico studentesco universitario – 1 punto;

presentazione ad una conferenza scientifica studentesca regionale, tutta russa e internazionale – 3 punti;

pubblicazione in raccolte di convegni scientifici studenteschi – punti 2;

pubblicazione in peer review giornale scientifico- 5 punti;

4. Partecipazione a lavoro educativo presso il dipartimento fino a 3 punti, tra cui:

partecipazione all'organizzazione delle attività didattiche svolte dal dipartimento in orario extrascolastico - 2 punti per un evento;

frequentazione delle attività didattiche svolte dal dipartimento in orario extrascolastico – 1 punto per un evento;

Distribuzione dei punti di penalità (fino a 10 punti per semestre in totale) 1. Assenza dalle lezioni per motivo ingiustificato - 0,66-0,67 punti (0% di frequenza alle lezioni - 10 punti per Se uno studente ha saltato una lezione per un motivo valido, ha il diritto di elaborare la lezione per migliorare la tua valutazione attuale.

Se l'assenza non è giustificata, lo studente deve completare la lezione e ricevere un voto con un fattore di riduzione pari a 0,8.

Se uno studente è esentato dalla presenza fisica in classe (per ordine dell'Accademia), gli viene assegnato il punteggio massimo se completa l'incarico per lavoro autonomo extracurriculare.

6. Educativo e metodologico Supporto informativo discipline 1. N.A. Tyukavkina, Yu.I. Baukov, S.E. Zurabyan. Chimica bioorganica. M.:DROFA, 2009.

2. Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I. Chimica bioorganica. M.:DROFA, 2005.

1. Ovchinikov Yu.A. Chimica bioorganica. M.: Educazione, 1987.

2. Riles A., Smith K., Ward R. Fondamenti di chimica organica. M.: Mir, 1983.

3. Shcherbak I.G. Chimica biologica. Libro di testo per le scuole di medicina. S.-P. Casa editrice dell'Università medica statale di San Pietroburgo, 2005.

4. Berezov T.T., Korovkin B.F. Chimica biologica. M.: Medicina, 2004.

5. Berezov T.T., Korovkin B.F. Chimica biologica. M.: Medicina, Postupaev V.V., Ryabtseva E.G. Organizzazione biochimica delle membrane cellulari ( tutorial per gli studenti delle facoltà farmaceutiche delle università mediche). Khabarovsk, Università medica statale dell'Estremo Oriente. 2001

7. Rivista educativa Soros, 1996-2001.

8. Guida alle lezioni di laboratorio di chimica bioorganica. A cura di N.A. Tyukavkina, M.:

Medicina, 7.3 Materiali didattici, preparato dal dipartimento 1. Sviluppi metodologici lezioni pratiche di chimica bioorganica per studenti.

2. Sviluppi metodologici per il lavoro extracurriculare indipendente degli studenti.

3. Borodin E.A., Borodina G.P. Diagnosi biochimica (ruolo fisiologico e valore diagnostico dei parametri biochimici del sangue e delle urine). Libro di testo 4a edizione. Blagoveshchensk, 2010.

4. Borodina G.P., Borodin E.A. Diagnosi biochimica (ruolo fisiologico e valore diagnostico dei parametri biochimici del sangue e delle urine). Libro di testo elettronico. Blagoveshchensk, 2007.

5. Compiti per la verifica computerizzata delle conoscenze degli studenti in chimica bioorganica (compilato da Borodin E.A., Doroshenko G.K., Egorshina E.V.) Blagoveshchensk, 2003.

6. Compiti di test di chimica bioorganica per l'esame di chimica bioorganica per gli studenti della facoltà di medicina delle università di medicina. Kit di strumenti. (Compilato da Borodin E.A., Doroshenko G.K.). Blagoveshchensk, 2002.

7. Compiti di prova di chimica bioorganica per le lezioni pratiche di chimica bioorganica per gli studenti della Facoltà di Medicina. Kit di strumenti. (Compilato da Borodin E.A., Doroshenko G.K.). Blagoveshchensk, 2002.

8. Vitamine. Kit di strumenti. (Compilato da Egorshina E.V.). Blagoveshchensk, 2001.

8.5 Fornire alla disciplina attrezzature e materiali didattici 1 Vetreria chimica:

Cristalleria:

1.1 provette chimiche 5000 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 1.2 provette da centrifuga 2000 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 1.3 bacchette di vetro 100 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 1.4. palloni di vari volumi (per 200 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS, 1,5 palloni di grande volume - 0,5-2,0 30 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS, 1,6 bicchieri chimici di vari 120 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS, 1,7 bicchieri chimici grandi 50 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS, preparazione degli operai 1,8 beute di varie dimensioni 2000 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS, 1,9 imbuti filtranti 200 Esperimenti chimici e analisi in classi pratiche, UIRS , 1.10 vetreria Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, CIRS, cromatografia, ecc.).

1.11 lampade ad alcool 30 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, Piatti di porcellana 1.12 bicchieri diversi volumi (0,2- 30 Preparazione di reagenti per lezioni pratiche 1,13 mortai e pestelli Preparazione di reagenti per lezioni pratiche, esperimenti chimici e 1,15 tazze per evaporazione 20 Esperimenti chimici e analisi per lezioni pratiche, UIRS, Vetreria di misurazione:

1.16 matracci tarati di vario 100 Preparazione di reagenti per lezioni pratiche, Esperimenti chimici 1.17 cilindri graduati di vario 40 Preparazione di reagenti per lezioni pratiche, Esperimenti chimici 1.18 bicchieri di volume vario 30 Preparazione di reagenti per lezioni pratiche, Esperimenti chimici 1.19 pipette dosatrici di 2000 Esperimenti chimici e analisi per lezioni pratiche, UIRS, micropipette) 1.20 meccanico automatico 15 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 1.21 meccanico automatico 2 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, dispensatori a volume variabile NIRS 1.22 elettronico automatico 1 Esperimenti chimici e analisi nelle lezioni pratiche, UIRS, 1.23 Microsiringhe AC 5 Esperimenti chimici e analisi nelle lezioni pratiche, UIRS, 2 Attrezzatura tecnica:

2.1 rack per provette 100 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 2.2 rack per pipette 15 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, 2.3 rack metallici 15 Esperimenti chimici e analisi in lezioni pratiche, UIRS, Apparecchi riscaldanti:

2.4 armadi di asciugatura 3 Asciugatura di vetreria chimica, contenimento di prodotti chimici 2.5 termostati dell'aria 2 Termostatazione della miscela di incubazione durante la determinazione 2.6 termostati dell'acqua 2 Termostatazione della miscela di incubazione durante la determinazione 2.7 stufe elettriche 3 Preparazione dei reagenti per esercitazioni pratiche, esperimenti chimici e 2.8 Frigoriferi con congelatori 5 Conservazione di reagenti chimici, soluzioni e materiale biologico per camere “Chinar ”, “Biryusa”, esercizi pratici, UIRS, NIRS "Stinol"

2.9 Armadi di stoccaggio 8 Stoccaggio di reagenti chimici 2.10 Metal Safe 1 Stoccaggio di sostanze tossiche reagenti ed etanolo 3 Apparecchiature per uso generale:

3.1 Smorzatore analitico 2 Analisi gravimetrica in lezioni pratiche, UIRS, NIRS 3.6 Ultracentrifuga 1 Dimostrazione del metodo di analisi della sedimentazione in lezioni pratiche (Germania) 3.8 Agitatori magnetici 2 Preparazione di reagenti per lezioni pratiche 3.9 Distillatore elettrico DE - 1 Ottenere acqua distillata per la preparazione reagenti per 3.10 Termometri 10 Controllo della temperatura durante le analisi chimiche 3.11 Set di idrometri 1 Misurazione della densità delle soluzioni 4 Attrezzatura speciale:

4.1 Apparecchio per elettroforesi a 1 Dimostrazione del metodo di elettroforesi delle proteine ​​sieriche a 4.2 Apparecchio per elettroforesi a 1 Dimostrazione del metodo per separare le lipoproteine ​​sieriche 4.3 Attrezzatura per colonna Dimostrazione del metodo per separare le proteine ​​mediante cromatografia 4.4 Attrezzatura per la dimostrazione della TLC metodo per separare i lipidi su un pratico strato cromatografico sottile. classi, NIRS Strumenti di misura:

Colorimetri fotoelettrici:

4.8 Fotometro “SOLAR” 1 Misura dell'assorbimento della luce di soluzioni colorate allo 4.9 Spettrofotometro SF 16 1 Misura assorbimento della luce di soluzioni nelle regioni visibile e UV 4.10 Spettrofotometro clinico 1 Misurazione dell'assorbimento della luce di soluzioni nelle regioni visibile e UV dello spettro “Schimadzu - CL–770” utilizzando metodi spettrali di determinazione 4.11 Altamente efficiente 1 Dimostrazione del metodo HPLC (esercitazioni pratiche, UIRS, NIRS) cromatografo liquido "Milichrome - 4".

4.12 Polarimetro 1 Dimostrazione dell'attività ottica degli enantiomeri, 4.13 Rifrattometro 1 Dimostrazione metodo di determinazione rifrattometrico 4.14 pHmetri 3 Preparazione di soluzioni tampone, dimostrazione del tampone 5 Apparecchiatura di proiezione:

5.1 Proiettore multimediale e 2 Dimostrazione di presentazioni multimediali, foto e lavagne luminose: Dimostrazione diapositive delle lezioni frontali e delle esercitazioni 5.3 “Rilevamento semiautomatico” 5.6 Dispositivo per dimostrazioni Assegnato all'edificio didattico morfologico. Dimostrazione di pellicole trasparenti (overhead) e materiale illustrativo durante le lezioni frontali, durante il proiettore cinematografico UIRS e NIRS.

6 Tecnologia informatica:

6.1 Rete della cattedrale di 1 Accesso a risorse educative INTERNET (computer nazionali e personali con database elettronici internazionali su chimica, biologia e accesso a INTERNET medicina) per insegnanti del dipartimento e studenti in ambito didattico e didattico 6.2 Personal computer 8 Creazione da parte degli insegnanti del dipartimento di personale cartaceo ed elettronico del dipartimento di didattica materiali nel corso del lavoro didattico e metodologico, 6.3 Aula di informatica per 10 1 Sperimentazione programmata delle conoscenze degli studenti durante le lezioni pratiche, durante le prove e gli esami (attuale, 7 Tabelle didattiche:

1. Legame peptidico.

2. Regolarità della struttura della catena polipeptidica.

3. Tipi di legami in una molecola proteica.

4. Legame disolfuro.

5. Specificità di specie delle proteine.

6. Struttura secondaria delle proteine.

7. Struttura terziaria delle proteine.

8. Mioglobina ed emoglobina.

9. Emoglobina e suoi derivati.

10. Lipoproteine ​​del plasma sanguigno.

11. Tipi di iperlipidemia.

12. Elettroforesi delle proteine ​​su carta.

13. Schema della biosintesi proteica.

14. Collagene e tropocollagene.

15. Miosina e actina.

16. Carenza vitaminica RR (pellagra).

17. Carenza di vitamina B1.

18. Carenza di vitamina C.

19. Carenza di vitamina A.

20. Carenza di vitamina D (rachitismo).

21. Le prostaglandine sono derivati ​​fisiologicamente attivi degli acidi grassi insaturi.

22. Neurossine formate da catecalamine e indolamine.

23. Prodotti di reazioni non enzimatiche della dopamina.

24. Neuropeptidi.

25. Acidi grassi polinsaturi.

26. Interazione dei liposomi con la membrana cellulare.

27. Ossidazione libera (differenze dalla respirazione dei tessuti).

28. PUFA delle famiglie omega 6 e omega 3.

2 Serie di diapositive per varie sezioni del programma 8.6 Strumenti di apprendimento interattivo (tecnologie Internet), materiali multimediali, biblioteche elettroniche e libri di testo, materiali fotografici e video 1 Strumenti di apprendimento interattivo (tecnologie Internet) 2 Materiali multimediali Stonik V.A. (TIBOH DSC SB RAS) “I composti naturali sono la base 5 Borodin E.A. (AGMA) “Genoma umano. Genomica, proteomica e presentazione dell'autore 6 Pivovarova E.N (Istituto di citologia e genetica, filiale siberiana dell'Accademia russa delle scienze mediche) "Il ruolo della regolazione dell'espressione genica Presentazione dell'autore di una persona."

3 Biblioteche elettroniche e libri di testo:

2 LINEA MEDICA. Versione CD delle banche dati elettroniche di chimica, biologia e medicina.

3 Scienze della vita. Versione CD di banche dati elettroniche di chimica e biologia.

4 Cambridge Scientific Abstracts. Versione CD di banche dati elettroniche di chimica e biologia.

5 PubMed - banca dati elettronica dell'Istituto Superiore di Sanità http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ Chimica organica. Biblioteca digitale. (Compilato da N.F. Tyukavkina, A.I. Khvostova) - M., 2005.

Chimica organica e generale. Medicinale. Lezioni frontali per studenti, corso. (Manuale elettronico). M., 2005

4 video:

3 MES TIBOKH DSC FEB RAS CD

5 Materiali fotografici e video:

Foto d'autore e materiali video della testata. Dipartimento prof. E.A. Borodin circa 1 università di Uppsala (Svezia), Granada (Spagna), scuole di medicina di università in Giappone (Niigata, Osaka, Kanazawa, Hirosaki), Istituto di Chimica Biomedica dell'Accademia Russa di Scienze Mediche, Istituto di Chimica Fisica e Chimica del Ministero della Salute russo, TIBOKHE DSC. FEBBRAIO RAS.

8.1. Esempi di attuali elementi del test di controllo (con risposte standard) per la lezione n. 4 “Acidità e basicità molecole organiche"

1.Seleziona caratteristiche peculiari Acidi di Bronsted-Lowry:

1. aumentano la concentrazione di ioni idrogeno nelle soluzioni acquose 2. aumentano la concentrazione di ioni idrossido nelle soluzioni acquose 3. sono molecole e ioni neutri - donatori di protoni 4. sono molecole e ioni neutri - accettori di protoni 5. non influenzano la reazione di il mezzo 2. Specificare i fattori che influenzano l'acidità delle molecole organiche:

1. elettronegatività dell'eteroatomo 2. polarizzabilità dell'eteroatomo 3. natura del radicale 4. capacità di dissociarsi 5. solubilità in acqua 3. Scegli il massimo tra i composti elencati acidi forti Bronsted:

1. alcani 2. ammine 3. alcoli 4. tioli 5. acidi carbossilici 4. Indicare le caratteristiche dei composti organici che hanno le proprietà delle basi:

1. accettori di protoni 2. donatori di protoni 3. in seguito alla dissociazione danno ioni ossidrile 4. non si dissociano 5. le proprietà basiche determinano la reattività 5. Selezionare la base più debole dai composti indicati:

1. ammoniaca 2. metilamina 3. fenilamina 4. etilamina 5. propilamina 8.2 Esempi di compiti situazionali di controllo corrente (con standard di risposta) 1. Determinare la struttura madre nel composto:

Soluzione. La scelta della struttura madre nella formula strutturale di un composto organico è regolata nella nomenclatura sostitutiva IUPAC da una serie di regole applicate in modo coerente (vedi Libro di testo, 1.2.1).

Ogni regola successiva viene applicata solo quando quella precedente non consente di effettuare una scelta chiara. Il composto I contiene frammenti alifatici e aliciclici. Secondo la prima regola, la struttura con la quale il gruppo di caratteristiche senior è direttamente correlato viene scelta come struttura madre. Dei due gruppi caratteristici presenti nel composto I (OH e NH), il gruppo ossidrile è il più antico. Pertanto, la struttura iniziale sarà il cicloesano, che si riflette nel nome di questo composto: 4-amminometilcicloesanolo.

2. La base di numerosi composti e farmaci biologicamente importanti è un sistema purinico eterociclico condensato, inclusi nuclei di pirimidina e imidazolo. Cosa spiega la maggiore resistenza delle purine all'ossidazione?

Soluzione. I composti aromatici hanno un'elevata energia di coniugazione e stabilità termodinamica. Una delle manifestazioni delle proprietà aromatiche è la resistenza all'ossidazione, anche se “esternamente”

i composti aromatici hanno alto grado insaturazione, che solitamente provoca una tendenza all'ossidazione. Per rispondere alla domanda posta nella formulazione del problema, è necessario stabilire se la purina appartiene a sistemi aromatici.

Secondo la definizione di aromaticità, una condizione necessaria (ma non sufficiente) per l'emergere di un sistema chiuso coniugato è la presenza nella molecola di uno scheletro ciclico piatto con una singola nuvola di elettroni. Nella molecola della purina tutti gli atomi di carbonio e di azoto sono in uno stato di ibridazione sp2 e quindi tutti i legami giacciono sullo stesso piano. Per questo motivo, gli orbitali di tutti gli atomi inclusi nel ciclo si trovano perpendicolari al piano scheletrico e paralleli tra loro, il che crea le condizioni per la loro reciproca sovrapposizione con la formazione di un unico sistema ti-elettronico delocalizzato chiuso che copre tutti gli atomi di il ciclo (coniugazione circolare).

L'aromaticità è determinata anche dal numero di elettroni -, che devono corrispondere alla formula 4/7 + 2, dove n è la serie numeri naturali O, 1, 2, 3, ecc. (Regola di Hückel). Ciascun atomo di carbonio e gli atomi di azoto piridinico nelle posizioni 1, 3 e 7 contribuiscono con un elettrone p al sistema coniugato, e l'atomo di azoto pirrolico in posizione 9 contribuisce con una coppia solitaria di elettroni. Il sistema purinico coniugato contiene 10 elettroni, che corrisponde alla regola di Hückel n = 2.

Pertanto, la molecola di purina ha un carattere aromatico e ad esso è associata la sua resistenza all'ossidazione.

La presenza di eteroatomi nel ciclo delle purine porta ad una distribuzione non uniforme della densità elettronica. Gli atomi di azoto piridinico mostrano un carattere di attrazione di elettroni e riducono la densità elettronica sugli atomi di carbonio. A questo proposito, l'ossidazione della purina, generalmente considerata come la perdita di elettroni da parte del composto ossidante, risulterà ancora più difficile rispetto al benzene.

8.3 Attività di test per i test (un'opzione completa con standard di risposta) 1.Nominare gli elementi organogeni:

7.Si 8.Fe 9.Cu 2.Indicare i gruppi funzionali che hanno un legame Pi:

1.Carbossile 2.gruppo amminico 3.idrossile 4.gruppo osso 5.carbonile 3.Indicare il gruppo funzionale senior:

1.-C=O 2.-SO3H 3.-CII 4.-COOH 5.-OH 4.Quale classe di composti organici fa l'acido lattico CH3-CHOH-COOH, formato nei tessuti a seguito della degradazione anaerobica del glucosio , appartiene a?

1.Acidi carbossilici 2.Idrossiacidi 3.Amminoacidi 4.Chetoacidi 5.Denominare mediante nomenclatura di sostituzione la sostanza che costituisce il principale combustibile energetico della cellula e ha la seguente struttura:

CH2-CH -CH -CH -CH -C=O

I I III I

OH OH OH OH OH H

1. 2,3,4,5,6-pentaidrossiesanale 2,6-ossoesanopnentanolo 1,2,3,4, 3. Glucosio 4. Esoso 5.1,2,3,4,5-pentaidrossiesanale 6. Indicare i tratti caratteristici del coniugato sistemi:

1. Equalizzazione della densità elettronica dei legami sigma e pi 2. Stabilità e bassa reattività 3. Instabilità e alta reattività 4. Contengono legami sigma e pi greco alternati 5. I legami Pi sono separati da gruppi -CH2 7. Per quali composti caratteristici Pi- Coniugazione Pi:

1. caroteni e vitamina A 2. pirrolo 3. piridina 4. porfirine 5. benzpirene 8. Selezionare i sostituenti del primo tipo, orientandosi nelle posizioni orto e para:

1.alchile 2.- OH 3.- NH 4.- COOH 5.- SO3H 9. Che effetto ha il gruppo -OH negli alcoli alifatici:

1. Induttivo positivo 2. Induttivo negativo 3. Mesomerico positivo 4. Mesomerico negativo 5. Il tipo e il segno dell'effetto dipendono dalla posizione del gruppo -OH 10. Selezionare i radicali che hanno un effetto mesomerico negativo 1. Alogeni 2. Radicali alchilici 3. Gruppo amminico 4. Gruppo idrossile 5. Gruppo carbossilico 11. Selezionare le caratteristiche degli acidi di Bronsted-Lowry:

1. aumentano la concentrazione di ioni idrogeno nelle soluzioni acquose 2. aumentano la concentrazione di ioni idrossido nelle soluzioni acquose 3. sono molecole e ioni neutri - donatori di protoni 4. sono molecole e ioni neutri - accettori di protoni 5. non influenzano la reazione di il mezzo 12. Specificare i fattori che influenzano l'acidità delle molecole organiche:

1. elettronegatività dell'eteroatomo 2. polarizzabilità dell'eteroatomo 3. natura del radicale 4. capacità di dissociarsi 5. solubilità in acqua 13. Selezionare gli acidi di Bronsted più forti dai composti elencati:

1. alcani 2. ammine 3. alcoli 4. tioli 5. acidi carbossilici 14. Indicare le caratteristiche dei composti organici che hanno le proprietà delle basi:

1. accettori di protoni 2. donatori di protoni 3. dopo la dissociazione danno ioni ossidrile 4. non si dissociano 5. le proprietà basiche determinano la reattività 15. Selezionare la base più debole dai composti indicati:

1. ammoniaca 2. metilammina 3. fenilammina 4. etilammina 5. propilammina 16. Quali caratteristiche vengono utilizzate per classificare le reazioni dei composti organici:

1. Il meccanismo di rottura di un legame chimico 2. Il risultato finale della reazione 3. Il numero di molecole che partecipano alla fase che determina la velocità dell'intero processo 4. La natura del reagente che attacca il legame 17. Selezionare il principio attivo forme di ossigeno:

1. ossigeno singoletto 2. perossido diradicale -O-O-ione superossido 4. radicale ossidrile 5. ossigeno molecolare tripletto 18. Selezionare le caratteristiche dei reagenti elettrofili:

1.particelle che portano una carica positiva parziale o completa 2.sono formate dalla scissione omolitica di un legame covalente 3.particelle che portano un elettrone spaiato 4.particelle che portano una carica negativa parziale o completa 5.sono formate dalla scissione eterolitica di un legame covalente 19.Composti selezionati per i quali le reazioni caratteristiche sono la sostituzione elettrofila:

1. alcheni 2. areni 3. alcadieni 4. eterocicli aromatici 5. alcani 20. Indicare il ruolo biologico delle reazioni di ossidazione dei radicali liberi:

1. attività fagocitaria delle cellule 2. meccanismo universale di distruzione delle membrane cellulari 3. autorinnovamento delle strutture cellulari 4. svolgere un ruolo decisivo nello sviluppo di molti processi patologici 21. Selezionare quali classi di composti organici sono caratterizzate da reazioni di sostituzione nucleofila :

1. alcoli 2. ammine 3. derivati ​​alogeno degli idrocarburi 4. tioli 5. aldeidi 22. In quale ordine diminuisce la reattività dei substrati nelle reazioni di sostituzione nucleofila:

1. alogeno derivati ​​di idrocarburi, alcoli amminici 2. alcoli amminici, alogeno derivati ​​di idrocarburi 3. alcoli amminici, alogeno derivati ​​di idrocarburi 4. alogeno derivati ​​di idrocarburi, alcoli amminici 23. Selezionare gli alcoli polivalenti dai composti elencati:

1. etanolo 2. glicole etilenico 3. glicerolo 4. xilitolo 5. sorbitolo 24. Scegli cosa è caratteristico di questa reazione:

CH3-CH2OH --- CH2=CH2 + H2O 1. reazione di eliminazione 2. reazione di disidratazione intramolecolare 3. avviene in presenza di acidi minerali quando riscaldati 4. avviene in condizioni normali 5. reazione di disidratazione intermolecolare 25. Quali proprietà appaiono quando un organico la sostanza viene introdotta in una molecola di cloro sostanze:

1. proprietà narcotiche 2. lacrimazione (lacrimazione) 3. proprietà antisettiche 26. Selezionare le reazioni caratteristiche dell'atomo di carbonio ibridato SP2 negli osso composti:

1. addizione nucleofila 2. sostituzione nucleofila 3. addizione elettrofila 4. reazioni omolitiche 5. reazioni eterolitiche 27. In quale ordine diminuisce la facilità di attacco nucleofilo dei composti carbonilici:

1. aldeidi chetoni anidridi esteri ammidi sali di acidi carbossilici 2. chetoni aldeidi anidridi esteri ammidi sali di acidi carbossilici 3. anidridi aldeidi chetoni esteri ammidi sali di acidi carbossilici 28. Determinare cosa è caratteristico di questa reazione:

1.reazione qualitativa alle aldeidi 2.l'aldeide è un agente riducente, l'ossido d'argento (I) è un agente ossidante 3.l'aldeide è un agente ossidante, l'ossido d'argento (I) è un agente riducente 4.reazione redox 5.si verifica in una reazione alcalina mezzo 6.caratteristica dei chetoni 29 .Quali dei seguenti composti carbonilici subiscono decarbossilazione per formare ammine biogene?

1. acidi carbossilici 2. amminoacidi 3. ossoacidi 4. idrossiacidi 5. acido benzoico 30. Come cambiano le proprietà degli acidi nella serie omologa degli acidi carbossilici:

1. aumenta 2. diminuisce 3. non cambia 31. Quali tra le classi di composti proposte sono eterofunzionali:

1. idrossiacidi 2. ossoacidi 3. amminoalcoli 4. amminoacidi 5. acidi dicarbossilici 32. Gli idrossiacidi includono:

1. citrico 2. butirrico 3. acetoacetico 4. piruvico 5. malico 33. Seleziona farmaci - derivati ​​dell'acido salicilico:

1. paracetamolo 2. fenacetina 3. sulfamidici 4. aspirina 5. PAS 34. Farmaci selezionati - derivati ​​del p-aminofenolo:

1. paracetamolo 2. fenacetina 3. sulfamidici 4. aspirina 5. PAS 35. Farmaci selezionati - derivati ​​dell'acido sulfanilico:

1. paracetamolo 2. fenacetina 3. sulfamidici 4. aspirina 5. PASK 36. Selezionare le principali disposizioni della teoria di A.M. Butlerov:

1. gli atomi di carbonio sono collegati da legami semplici e multipli 2. il carbonio nei composti organici è tetravalente 3. il gruppo funzionale determina le proprietà della sostanza 4. gli atomi di carbonio formano cicli aperti e chiusi 5. nei composti organici il carbonio è in forma ridotta 37. Quali isomeri sono classificati come spaziali:

1. catene 2. posizione di legami multipli 3. gruppi funzionali 4. strutturale 5. configurazionale 38. Scegli cosa è caratteristico del concetto “conformazione”:

1. la possibilità di rotazione attorno a uno o più legami sigma 2. i conformeri sono isomeri 3. un cambiamento nella sequenza dei legami 4. un cambiamento nella disposizione spaziale dei sostituenti 5. un cambiamento nella struttura elettronica 39. Scegli la somiglianza tra enantiomeri e diastereomeri:

1. hanno le stesse proprietà fisico-chimiche 2. sono in grado di ruotare il piano di polarizzazione della luce 3. non sono in grado di ruotare il piano di polarizzazione della luce 4. sono stereoisomeri 5. sono caratterizzati dalla presenza di un centro di chiralità 40. Seleziona la somiglianza tra isomeria configurazionale e conformazionale:

1. L'isomeria è associata a diverse posizioni nello spazio di atomi e gruppi di atomi 2. L'isomeria è dovuta alla rotazione di atomi o gruppi di atomi attorno a un legame sigma 3. L'isomeria è dovuta alla presenza di un centro di chiralità nella molecola 4. L'isomeria è dovuta alla diversa disposizione dei sostituenti rispetto al piano del legame pi greco.

41.Nomina gli eteroatomi che compongono gli eterocicli biologicamente importanti:

1.azoto 2.fosforo 3.zolfo 4.carbonio 5.ossigeno 42.Indicare l'eterociclo a 5 membri che fa parte delle porfirine:

1.pirrolidina 2.imidazolo 3.pirrolo 4.pirazolo 5.furano 43.Quale eterociclo con un eteroatomo fa parte dell'acido nicotinico:

1. purina 2. pirazolo 3. pirrolo 4. piridina 5. pirimidina 44. Nominare il prodotto finale dell'ossidazione delle purine nel corpo:

1. ipoxantina 2. xantina 3. acido urico 45. Specificare gli alcaloidi dell'oppio:

1. stricnina 2. papaverina 4. morfina 5. reserpina 6. chinino 6. Quali reazioni di ossidazione sono caratteristiche del corpo umano:

1. deidrogenazione 2. aggiunta di ossigeno 3. donazione di elettroni 4. aggiunta di alogeni 5. interazione con permanganato di potassio, acido nitrico e perclorico 47. Cosa determina il grado di ossidazione di un atomo di carbonio nei composti organici:

1. il numero dei suoi legami con atomi di elementi più elettronegativi dell'idrogeno 2. il numero dei suoi legami con atomi di ossigeno 3. il numero dei suoi legami con atomi di idrogeno 48. Quali composti si formano durante l'ossidazione dell'atomo di carbonio primario?

1. alcol primario 2. alcol secondario 3. aldeide 4. chetone 5. acido carbossilico 49. Determinare ciò che è caratteristico delle reazioni ossidasiche:

1. l'ossigeno viene ridotto ad acqua 2. l'ossigeno è incluso nella composizione della molecola ossidata 3. l'ossigeno va all'ossidazione dell'idrogeno scisso dal substrato 4. le reazioni hanno valore energetico 5. le reazioni hanno valore plastico 50. Che dei substrati proposti si ossida più facilmente nella cellula e perchè?

1. glucosio 2. acido grasso 3. contiene atomi di carbonio parzialmente ossidati 4. contiene atomi di carbonio completamente idrogenati 51. Selezionare gli aldosi:

1. glucosio 2. ribosio 3. fruttosio 4. galattosio 5. desossiribosio 52. Selezionare le forme di riserva dei carboidrati in un organismo vivente:

1. fibra 2. amido 3. glicogeno 4. acido ialurico 5. saccarosio 53. Seleziona i monosaccaridi più comuni in natura:

1. triosi 2. tetrosi 3. pentosi 4. esosi 5. eptosi 54. Selezionare gli aminozuccheri:

1. beta-ribosio 2. glucosamina 3. galattosamina 4. acetilgalattosamina 5. desossiribosio 55. Selezionare i prodotti dell'ossidazione del monosaccaride:

1. glucosio-6-fosfato 2. acidi gliconici (aldonici) 3. acidi glicuronici (uronici) 4. glicosidi 5. esteri 56. Seleziona disaccaridi:

1. maltosio 2. fibra 3. glicogeno 4. saccarosio 5. lattosio 57. Selezionare omopolisaccaridi:

1. amido 2. cellulosa 3. glicogeno 4. destrano 5. lattosio 58. Selezionare quali monosaccaridi si formano durante l'idrolisi del lattosio:

1.beta-D-galattosio 2.alfa-D-glucosio 3.alfa-D-fruttosio 4.alfa-D-galattosio 5.alfa-D-desossiribosio 59. Scegli cosa è caratteristico della cellulosa:

1. polisaccaride vegetale lineare 2. l'unità strutturale è il beta-D-glucosio 3. necessario per la normale alimentazione, è una sostanza di zavorra 4. il principale carboidrato nell'uomo 5. non si decompone nel tratto gastrointestinale 60. Selezionare i derivati ​​dei carboidrati che compongono Muramin:

1.N-acetilglucosamina 2.acido N-acetilmuramico 3.glucosamina 4.acido glucuronico 5.ribulosio-5-fosfato 61.Scegli le affermazioni corrette tra le seguenti: Gli amminoacidi sono...

1. composti contenenti sia gruppi amminici che idrossilici nella molecola 2. composti contenenti gruppi idrossilici e carbossilici 3. sono derivati ​​di acidi carbossilici nel cui radicale l'idrogeno è sostituito da un gruppo amminico 4. composti contenenti gruppi osso e carbossilici nella molecola 5. composti contenenti gruppi idrossilici e aldeidici 62. Come vengono classificati gli amminoacidi?

1. dalla natura chimica del radicale 2. dalle proprietà fisico-chimiche 3. dal numero di gruppi funzionali 4. dal grado di insaturazione 5. dalla natura di gruppi funzionali aggiuntivi 63. Selezionare un amminoacido aromatico:

1. glicina 2. serina 3. glutammico 4. fenilalanina 5. metionina 64. Selezionare un amminoacido che presenta proprietà acide:

1. leucina 2. triptofano 3. glicina 4. acido glutammico 5. alanina 65. Selezionare un amminoacido basico:

1. serina 2. lisina 3. alanina 4. glutammina 5. triptofano 66. Selezionare le basi azotate puriniche:

1. timina 2. adenina 3. guanina 4. uracile 5. citosina 67. Selezionare basi azotate pirimidiniche:

1.uracile 2.timina 3.citosina 4.adenina 5.guanina 68.Selezionare i componenti del nucleoside:

1.basi azotate puriniche 2.basi azotate pirimidiniche 3.ribosio 4.desossiribosio 5.acido fosforico 69.Indicare i componenti strutturali dei nucleotidi:

1. basi azotate puriniche 2. basi azotate pirimidiniche 3. ribosio 4. desossiribosio 5. acido fosforico 70. Indicare le caratteristiche distintive del DNA:

1. formato da una catena polinucleotidica 2. formato da due catene polinucleotidiche 3. contiene ribosio 4. contiene desossiribosio 5. contiene uracile 6. contiene timina 71. Selezionare lipidi saponificabili:

1. grassi neutri 2. triacilgliceroli 3. fosfolipidi 4. sfingomieline 5. steroidi 72. Selezionare acidi grassi insaturi:

1. palmitico 2. stearico 3. oleico 4. linoleico 5. arachidonico 73. Specificare la composizione caratteristica dei grassi neutri:

1.alcol mericilico + acido palmitico 2.glicerolo + acido butirrico 3.sfingosina + acido fosforico 4.glicerolo + acido carbossilico superiore + acido fosforico 5.glicerolo + acidi carbossilici superiori 74. Scegli quale funzione svolgono i fosfolipidi nel corpo umano:

1. regolatorio 2. protettivo 3. strutturale 4. energetico 75. Seleziona glicolipidi:

1.fosfatidilcolina 2.cerebrosidi 3.sfingomieline 4.solfatidi 5.gangliosidi

RISPOSTE AI COMPITI DEL TEST

8.4 Elenco delle abilità pratiche e dei compiti (per intero) richiesti per il superamento 1. La capacità di classificare i composti organici in base alla struttura dello scheletro di carbonio e 2. La capacità di redigere formule per nome e nome rappresentanti tipici di sostanze biologicamente importanti e farmaci per formula strutturale.

3. La capacità di isolare gruppi funzionali, centri acidi e basici, frammenti coniugati e aromatici nelle molecole per determinare il comportamento chimico 4. La capacità di prevedere la direzione e il risultato delle trasformazioni chimiche organiche 5. Possedere le capacità di lavoro indipendente con compiti educativi, letteratura scientifica e di riferimento; condurre una ricerca e trarre conclusioni generali.

6. Possesso di competenze nella manipolazione di vetreria chimica.

7. Possesso di capacità di lavoro sicure in un laboratorio chimico e capacità di maneggiare composti organici caustici, velenosi e altamente volatili, lavorare con bruciatori, lampade ad alcool e dispositivi di riscaldamento elettrico.

1. Oggetto e compiti della chimica bioorganica. Implicazioni nella formazione medica.

2. La composizione elementare dei composti organici, come motivo della loro conformità ai processi biologici.

3. Classificazione dei composti organici. Classi, formule generali, gruppi funzionali, singoli rappresentanti.

4. Nomenclatura dei composti organici. Nomi banali. Nomenclatura IUPAC sostitutiva.

5. Principali gruppi funzionali. Struttura genitoriale. Deputati. Anzianità dei gruppi, deputati. Nomi di gruppi funzionali e sostituenti come prefissi e desinenze.

6. Fondamenti teorici della struttura dei composti organici. Teoria di A.M. Butlerov.

Formule strutturali. Isomeria strutturale. Isomeri di catena e di posizione.

7. Struttura spaziale dei composti organici. Formule stereochimiche.

Modelli molecolari. I concetti più importanti della stereochimica sono la configurazione e la conformazione delle molecole organiche.

8. Conformazioni delle catene aperte - eclissate, inibite, oblique. Energia e reattività delle diverse conformazioni.

9. Conformazioni dei cicli sull'esempio del cicloesano (sedia e bagno). Collegamenti assiali ed equatoriali.

10. Influenza reciproca degli atomi nelle molecole di composti organici. Le sue cause, tipi di manifestazione. Influenza sulla reattività delle molecole.

11.Associazione. Sistemi coniugati, connessioni coniugate. Coniugazione pi-pi nei dieni. Energia di coniugazione. Stabilità dei sistemi accoppiati (vitamina A).

12. Accoppiamento nelle arene (accoppiamento pi-pi). Aromaticità. Regola di Hückel. Benzene, naftalene, fenantrene. Reattività dell'anello benzenico.

13. Coniugazione in eterocicli (coniugazione p-pi e pi-pi usando l'esempio di pirrolo e piridina).

Stabilità degli eterocicli: significato biologico usando l'esempio dei composti tetrapirrolici.

14.Polarizzazione dei legami. Cause. Polarizzazione in alcoli, fenoli, composti carbonilici, tioli. Influenza sulla reattività delle molecole.\ 15.Effetti elettronici. Effetto induttivo in molecole contenenti legami sigma. Segno dell'effetto induttivo.

16.Effetto mesomerico in catene aperte con legami pi coniugati usando l'esempio dell'1,3 butadiene.

17.Effetto mesomerico nei composti aromatici.

18. Sostituenti donatori ed attrattori di elettroni.

19. Deputati di 1° e 2° specie. Regola di orientamento dell'anello benzenico.

20.Acidità e basicità dei composti organici. Acidi e basi di Brendstet-Lowry.

Le coppie acido-base sono acidi e basi coniugati. Ka e pKa sono caratteristiche quantitative dell'acidità dei composti organici. L'importanza dell'acidità per l'attività funzionale delle molecole organiche.

21.Acidità di varie classi di composti organici. I fattori che determinano l'acidità dei composti organici sono l'elettronegatività dell'atomo non metallico legato all'idrogeno, la polarizzabilità dell'atomo non metallico, la natura del radicale legato all'atomo non metallico.

22.Basi organiche. Ammine. Ragione della basicità. Influenza dei radicali sulla basicità delle ammine alifatiche ed aromatiche.

23. Classificazione delle reazioni dei composti organici in base al loro meccanismo. Concetti di reazioni omolitiche ed eterolitiche.

24. Reazioni di sostituzione radicalica negli alcani. Ossidazione dei radicali liberi negli organismi viventi. Specie reattive dell'ossigeno.

25. Addizione elettrofila negli alcheni. Formazione di complessi Pi, carbocationi. Reazioni di idratazione, idrogenazione.

26.Sostituzione elettrofila nell'anello aromatico. Formazione di complessi sigma intermedi. Reazione di bromurazione del benzene.

27.Sostituzione nucleofila negli alcoli. Reazioni di disidratazione, ossidazione di alcoli primari e secondari, formazione di esteri.

28.Addizione nucleofila di composti carbonilici. Reazioni biologicamente importanti delle aldeidi: ossidazione, formazione di emiacetali quando interagiscono con gli alcoli.

29.Sostituzione nucleofila negli acidi carbossilici. Reazioni biologicamente importanti degli acidi carbossilici.

30. Ossidazione dei composti organici, significato biologico. Il grado di ossidazione del carbonio nelle molecole organiche. Ossidabilità di diverse classi di composti organici.

31.Ossidazione energetica. Reazioni ossidasiche.

32.Ossidazione non energetica. Reazioni dell'ossigenasi.

33. Ruolo dell'ossidazione dei radicali liberi nell'azione battericida delle cellule fagocitiche.

34. Ripristino di composti organici. Significato biologico.

35.Composti multifunzionali. Alcoli polivalenti: glicole etilenico, glicerina, xilitolo, sorbitolo, inositolo. Significato biologico. Le reazioni biologicamente importanti del glicerolo sono l'ossidazione e la formazione di esteri.

36.Acidi dicarbossilici dibasici: ossalico, malonico, succinico, glutarico.

La conversione dell'acido succinico in acido fumarico è un esempio di deidrogenazione biologica.

37. Ammine. Classificazione:

Per la natura del radicale (alifatico e aromatico); -nel conteggio radicali (basi ammonio primarie, secondarie, terziarie, quaternarie); -dal numero di gruppi amminici (mono- e diammine-). Diammine: putrescina e cadaverina.

38. Composti eterofunzionali. Definizione. Esempi. Caratteristiche della manifestazione delle proprietà chimiche.

39. Amino alcoli: etanolamina, colina, acetilcolina. Significato biologico.

40.Idrossiacidi. Definizione. Formula generale. Classificazione. Nomenclatura. Isomeria.

Rappresentanti degli idrossiacidi monocarbossilici: lattico, beta-idrossibutirrico, gamma-xibutirrico;

bicarbonato: mela, vino; tricarbossilici: limone; aromatico: salicilico.

41.Proprietà chimiche idrossiacidi: per carbossile, per gruppo idrossile, reazioni di disidratazione degli isomeri alfa, beta e gamma, differenza dei prodotti di reazione (lattidi, acidi insaturi, lattoni).

42. Stereoisomeria. Enantiomeri e diastereomeri. Chiralità di molecole di composti organici come causa di isomeria ottica.

43. Enantiomeri con un centro di chiralità (acido lattico). Configurazione assoluta e relativa degli enantiomeri. Chiave ossiacida. D e L gliceraldeide. Isomeri D e L.

Racemati.

44. Enantiomeri con diversi centri di chiralità. Acidi tartarico e mesotartarico.

45.Stereoisomerismo e attività biologica degli stereoisomeri.

46.Isomeria cis e trans usando l'esempio degli acidi fumarico e maleico.

47.Ossoacidi. Definizione. Rappresentanti biologicamente importanti: acido piruvico, acido acetoacetico, acido ossalacetico. Tautomeria del chetoenolo usando l'esempio dell'acido piruvico.

48. Aminoacidi. Definizione. Formula generale. Isomeri della posizione dei gruppi amminici (alfa, beta, gamma). Significato biologico degli alfa aminoacidi. Rappresentanti di beta, gamma e altri isomeri (beta-amminopropionico, gamma-aminobutirrico, epsilonaminocaproico). Reazione di disidratazione degli isomeri gamma con formazione di lattoni ciclici.

49. Derivati ​​eterofunzionali del benzene come base dei medicinali. Derivati ​​dell'acido p-aminobenzoico - PABA (acido folico, anestetico). Gli antagonisti del PABA sono derivati ​​dell'acido sulfanilico (sulfamidici - streptocidi).

50. Derivati ​​eterofunzionali del benzene - medicinali. Derivati ​​del raminofenolo (paracetamolo), derivati ​​dell'acido salicilico (acido acetilsalicilico). Acido raminosalicilico - PAS.

51. Eterocicli biologicamente importanti. Definizione. Classificazione. Caratteristiche di struttura e proprietà: coniugazione, aromaticità, stabilità, reattività. Significato biologico.

52. Eterocicli a cinque membri con un eteroatomo e loro derivati. Pirrolo (porfina, porfirine, eme), furano (medicinali), tiofene (biotina).

53. Eterocicli a cinque membri con due eteroatomi e loro derivati. Pirazolo (5-oxo derivati), imidazolo (istidina), tiazolo (vitamina B1-tiamina).

54. Eterocicli a sei membri con un eteroatomo e loro derivati. Piridina (acido nicotinico - partecipazione alle reazioni redox, vitamina B6-piridossale), chinolina (5-NOK), isochinolina (alcaloidi).

55. Eterocicli a sei membri con due eteroatomi. Pirimidina (citosina, uracile, timina).

56. Eterocicli fusi. Purine (adenina, guanina). Prodotti di ossidazione delle purine (ipoxantina, xantina, acido urico).

57. Alcaloidi. Definizione e caratteristiche generali. La struttura della nicotina e della caffeina.

58.Carboidrati. Definizione. Classificazione. Funzioni dei carboidrati negli organismi viventi.

59.Monozuccheri. Definizione. Classificazione. Rappresentanti.

60.Pentosi. I rappresentanti sono ribosio e desossiribosio. Struttura, formule aperte e cicliche. Significato biologico.

61.Esosi. Aldosi e chetosi. Rappresentanti.

62.Formule aperte di monosaccaridi. Determinazione della configurazione stereochimica. Significato biologico della configurazione dei monosaccaridi.

63. Formazione di forme cicliche di monosaccaridi. Idrossile glicosidico. Anomeri alfa e beta. Le formule di Haworth.

64. Derivati ​​dei monosaccaridi. Esteri del fosforo, acidi gliconico e glicuronico, aminozuccheri e loro derivati ​​acetilici.

65. Maltosio. Composizione, struttura, idrolisi e significato.

66.Lattosio. Sinonimo. Composizione, struttura, idrolisi e significato.

67.Saccarosio. Sinonimi. Composizione, struttura, idrolisi e significato.

68. Omopolisaccaridi. Rappresentanti. Amido, struttura, proprietà, prodotti di idrolisi, significato.

69.Glicogeno. Struttura, ruolo nell'organismo animale.

70. Fibra. Struttura, ruolo nelle piante, significato per l'uomo.

72. Eteropolisaccaridi. Sinonimi. Funzioni. Rappresentanti. Caratteristiche strutturali: unità dimeriche, composizione. Legami 1,3 e 1,4-glicosidici.

73.Acido ialuronico. Composizione, struttura, proprietà, significato nel corpo.

74.Condroitin solfato. Composizione, struttura, significato nel corpo.

75.Muramin. Composizione, significato.

76. Alfa aminoacidi. Definizione. Formula generale. Nomenclatura. Classificazione. Rappresentanti individuali. Stereoisomeria.

77. Proprietà chimiche degli alfa aminoacidi. Anfotericità, reazioni di decarbossilazione, deaminazione, idrossilazione nel radicale, formazione di un legame peptidico.

78.Peptidi. Peptidi individuali. Ruolo biologico.

79. Scoiattoli. Funzioni delle proteine. Livelli di struttura.

80. Basi azotate degli acidi nucleici: purine e pirimidine. Basi azotate modificate - antimetaboliti (fluorouracile, mercaptopurina).

81.Nucleosidi. Antibiotici nucleosidici. Nucleotidi. I mononucleotidi nella composizione degli acidi nucleici e i nucleotidi liberi sono coenzimi.

82. Acidi nucleici. DNA e RNA. Significato biologico. Formazione di legami fosfodiesterici tra mononucleotidi. Livelli di struttura degli acidi nucleici.

83. Lipidi. Definizione. Ruolo biologico. Classificazione.

84.Acidi carbossilici superiori - saturi (palmitico, stearico) e insaturi (oleico, linoleico, linolenico e arachidonico).

85. Grassi neutri - acilgliceroli. Struttura, significato. Grassi animali e vegetali.

Idrolisi dei grassi - prodotti, significato. Idrogenazione di oli vegetali, grassi artificiali.

86. Glicerofosfolipidi. Struttura: acido fosfatidico e basi azotate.

Fosfatidilcolina.

87. Sfingolipidi. Struttura. Sfingosina. Sfingomielina.

88.Steroidi. Colesterolo - struttura, significato, derivati: acidi biliari e ormoni steroidei.

89.Terpeni e terpenoidi. Struttura e significato biologico. Rappresentanti.

90.Vitamine liposolubili. caratteristiche generali.

91. Anestesia. Etere dietilico. Cloroformio. Senso.

92. Farmaci che stimolano i processi metabolici.

93. Sulfamidici, struttura, significato. Streptocide bianco.

94. Antibiotici.

95. Farmaci antinfiammatori e antipiretici Paracetamolo. Struttura. Senso.

96. Antiossidanti. Caratteristica. Senso.

96. Tioli. Antidoti.

97. Anticoagulanti. Caratteristica. Senso.

98. Barbiturici. Caratteristica.

99. Analgesici. Senso. Esempi. Acido acetilsalicilico (aspirina).

100. Antisettici. Senso. Esempi. Furacilina. Caratteristica. Senso.

101. Farmaci antivirali.

102. Diuretici.

103. Mezzi per la nutrizione parenterale.

104. PABC, PASK. Struttura. Caratteristica. Senso.

105. Iodoformio. Xeroform.Significato.

106. Poligliukina. Caratteristica. Valore 107.Formalina. Caratteristica. Senso.

108. Xilitolo, sorbitolo. Struttura, significato.

109. Resorcina. Struttura, significato.

110. Atropina. Senso.

111. Caffeina. Struttura. Valore 113. Furacilina. Furazolidone. Caratteristica.Valore.

114. GABA, GHB, acido succinico.. Struttura. Senso.

115. Acido nicotinico. Struttura, significato

L'anno scorso si è tenuto un seminario sul Miglioramento dei meccanismi di regolamentazione del mercato del lavoro nella Repubblica di Sakha (Yakutia) con partecipazione internazionale, organizzato dal Centro per gli studi strategici della Repubblica di Sakha (Yakutia). Al seminario hanno preso parte rappresentanti delle principali istituzioni scientifiche straniere, Federazione Russa, Federale dell'Estremo Oriente..." “Codice disciplina dell'Accademia statale dei trasporti per via d'acqua di Novosibirsk: F.02, F.03 Scienza dei materiali. Tecnologia dei materiali strutturali Programma di lavoro per le specialità: 180400 Azionamento elettrico e automazione di impianti industriali e complessi tecnologici e 240600 Funzionamento di apparecchiature elettriche e automazione navali Novosibirsk 2001 Programma di lavoro compilato dal Professore Associato S.V. Gorelov sulla base dello Stato standard educativo professionale superiore..." "UNIVERSITÀ STATALE RUSSA DEL PETROLIO E DEL GAS intitolata a I.M. Gubkina Approvato dal vicerettore per il lavoro scientifico prof. AV. Muradov 31 marzo 2014 PROGRAMMA Test d'ingresso in direzione del 15/06/01 - Ingegneria meccanica per coloro che entrano nella scuola di specializzazione presso l'Università statale russa del petrolio e del gas intitolata a I.M. Gubkin nell'anno accademico 2014/2015. anno Mosca 2014 Il programma del test di ammissione per la direzione 15/06/01 Ingegneria Meccanica è stato sviluppato sulla base dei requisiti stabiliti dai passaporti delle specialità scientifiche (05/02/04,..." “Appendice 5A: Programma di lavoro della disciplina speciale Psicologia dello sviluppo mentale BILANCIO DELLO STATO FEDERALE ISTITUZIONE EDUCATIVA DI ISTRUZIONE PROFESSIONALE SUPERIORE UNIVERSITÀ LINGUISTICA STATALE DI PYATIGORSK Approvato dal Vice-Rettore per lavoro scientifico e lo sviluppo del potenziale intellettuale dell’università, il professor Z.A. Zavrumov _2012 Studi post-laurea nella specialità 19.00.07 Psicologia pedagogica indirizzo scientifico: 19.00.00 Dipartimento di Scienze Psicologiche...” “Ministero dell'Istruzione e della Scienza dell'Istituto educativo statale di istruzione professionale secondaria Kabardino-Balkarian Automobile and Highway College Approvato da: Direttore dell'Istituto educativo statale di istruzione professionale secondaria KBADK M.A. Abregov 2013 Programma di formazione per lavoratori qualificati, dipendenti per professione 190631.01.01 Qualificazione di meccanico d'auto Meccanico di riparazione auto. Modulo di formazione per autista di auto, operatore di stazione di servizio - a tempo pieno Nalchik, 2013 INDICE 1. CARATTERISTICHE..." “Viene esposta l’essenza del modello matematico della cardiopatia ischemica basato sulla visione tradizionale del meccanismo di afflusso di sangue agli organi, che è stato elaborato nella joint-venture “Medical Scientific Center” (Novgorod). Secondo le statistiche, attualmente la malattia coronarica (CHD) è al primo posto in termini di incidenza..." "MINISTERO DEI TRASPORTI DELLA FEDERAZIONE RUSSA AGENZIA FEDERALE DEI TRASPORTI FERROVIARI istituto di istruzione di bilancio statale federale di livello superiore formazione professionale UNIVERSITÀ STATALE DELLE COMUNICAZIONI IRKUTSK IrGUPS (IRIIT) APPROVATO DAL Preside dell'EMF Pykhalov A.A. PROGRAMMA DI LAVORO PRATICA PRODUTTIVA 2011 C5. P tirocinio, 3° anno. Specialità 190300.65 Materiale rotabile ferroviario Specializzazione PSG.2 Vetture Titoli di laurea..." "MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLA SCIENZA DELLA RF Istituto di istruzione di bilancio dello Stato federale di istruzione professionale superiore di Tver Università Statale Facoltà di Fisica e Tecnologie Dipartimento di Fisica Generale APPROVATO dal Preside della Facoltà di Fisica e Tecnologie B.B. Pedko 2012 Programma di lavoro della disciplina FISICA DEL NUCLEO ATOMICO E DELLE PARTICELLE ELEMENTARI per gli studenti del 3° anno tempo pieno Direzione formazione 222000.62 - Innovazione, profilo Innovation Management (per settore e area..." “MINISTERO DELLA SCIENZA EDUCATIVA DELL'ISTITUTO EDUCATIVO STATALE RUSSO DI ISTRUZIONE PROFESSIONALE SUPERIORE UNIVERSITÀ STATALE DI VORONEZH (GOU VPO VSU) APPROVATO Capo del Dipartimento di diritto del lavoro Perederin S.V. 21/01/2011 Il programma di lavoro della disciplina accademica B 3.b.13 Diritto fondiario 1. Cifra e nome della direzione di formazione/specializzazione: 030900 Giurisprudenza 2. Profilo di formazione/specializzazione: giurisprudenza_ 3. Qualifica (laurea) di il laureato: laurea in giurisprudenza_ 4. Forma.. forma..." "Il programma di lavoro è stato redatto sulla base dello standard educativo statale federale per l'istruzione professionale superiore e tenendo conto delle raccomandazioni dell'Approssimative Basic programma educativo formazione di specialisti 130400.65 Estrazione mineraria, specializzazione 130400.65.10 Elettrificazione e automazione della produzione mineraria. 1. Obiettivi della padronanza della disciplina L'obiettivo principale della disciplina Macchine elettriche è sviluppare le basi teoriche degli studenti sulla moderna elettromeccanica ... " “Indice I. Nota esplicativa 3 II. I principali risultati ottenuti nel 2013 durante la 6a attuazione del programma di sviluppo strategico III. Appendici 2 I. Nota esplicativa Scopi e obiettivi del programma sviluppo strategico dell'Ateneo rimangono invariati per l'intera durata del programma e vengono progressivamente raggiunti in ogni anno di attuazione, garantendo il raggiungimento degli indicatori stabiliti nell'allegato al programma commentato. Obiettivo 1 Sviluppo avanzato tecnologie educative Compito..." “Ministero dell’Istruzione e della Scienza della Federazione Russa Agenzia Federale per l’Istruzione della Federazione Russa Università Statale di Economia e Servizi di Vladivostok _ FILOSOFIA POLITICA Programma di allenamento corso nella specialità 03020165 Scienze politiche Vladivostok Casa editrice VGUES 2008 BBK 66.2 Il curriculum per la disciplina Filosofia politica è compilato in conformità con i requisiti dello standard educativo statale dell'istruzione professionale superiore della Federazione Russa. Oggetto del corso è la politica come fenomeno sociale complesso, i suoi valori e obiettivi, le tecnologie e...” “PROGRAMMA ESAME CANDIDATI SISTEMA QUALITÀ NELLA SPECIALITÀ p. 2 di 5 16.05.04 FONDERIA Queste domande dell'esame del candidato nella specialità sono compilate secondo il programma esame del candidato nella specialità Fonderia del 16.05.04, approvata con Ordinanza del Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa n. 274 del 08.10.2007. 1 ELENCO DELLE DOMANDE 1. Classificazione delle leghe fuse utilizzate nell'ingegneria meccanica. Parametri fondamentali delle leghe: punto di fusione,..." "Considerato e adottato nella riunione del direttore del lavoro dell'istituto scolastico autonomo statale MO SPO MKETI personale universitario V.V. Malkov, protocollo n. _ 2013 del_ Programma di obiettivi a lungo termine Sviluppo del Murmansk College of Economics and Tecnologie informatiche per il periodo 2013-2015 Murmansk 2013 2 1. Passaporto del programma di sviluppo del college. Nome Programma con obiettivi a lungo termine Sviluppo del programma dell'Accademia di economia e tecnologia dell'informazione di Murmansk per il 2013 (di seguito denominato Programma) Base per la legislazione della Federazione Russa da...” "Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa Istituto di istruzione di bilancio dello Stato federale di istruzione professionale superiore UNIVERSITÀ FORESTALE STATALE DI MOSCA Facoltà di silvicoltura Dipartimento di silvicoltura artificiale a s h i n a i m a n i z a t i o n i n l / lavoro agricolo APPROVATO DA: Rettore della FG B O U V P O M GUL ^J^AJTAEBJUX*PROGRAMMA DI L'ESAME DI AMMISSIONE AGLI STUDI POST-LAUREA Disciplina Dipartimento Colture forestali Artificiale..." “AGENZIA FEDERALE PER L’AVIAZIONE CIVILE UNIVERSITÀ TECNICA STATALE DELL’AVIAZIONE CIVILE APPROVATA Vicerettore per MMR V.V. Krinitsin _2007. CURRICULUM DI LAVORO DELLA DISCIPLINA Termodinamica e trasferimento di calore, SD.04 (nome, codice secondo GOS) Specialità 160901 Operazione tecnica aereo e motori (codice secondo GOS) Facoltà - Dipartimento di Meccanica - Motori aeronautici Corso - 3 Forma di studio - tempo pieno Semestre Totale ore di formazione per...” “MC45 b MANUALE PER L'UTENTE Manuale per l'utente MC45 72E-164159-01EN Rev. B Gennaio 2013 ii Guida dell'utente dell'MC45 Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta o utilizzata in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettrico o meccanico senza il consenso scritto di Motorola. Ciò include dispositivi di fotocopiatura o registrazione elettronici o meccanici, nonché dispositivi di archiviazione e recupero delle informazioni...” “Il programma di lavoro è stato sviluppato sulla base di: 1. Standard educativo statale federale dell’istruzione professionale superiore in direzione della formazione di laurea 560800 Agroingegneria approvato il 04/05/2000 (numero di registrazione 313 s/bak). 2. Programma di esempio disciplina Fondamenti di teoria delle macchine, approvato il 27 giugno 2001 3. Curriculum di lavoro, approvato dal consiglio accademico dell'università in data 22/04/13, n. 4. Insegnante principale: Ablikov V.A., professore _ Ablikov 16/06/13 Insegnanti: Ablikov V.A. ., professore _ Ablikov 06.16.13 Sokht K.A., professore _...” “MINISTERO DELL'AGRICOLTURA DELLA FEDERAZIONE RUSSA Istituto di istruzione di bilancio dello Stato federale di istruzione professionale superiore Università statale di ingegneria agricola di Mosca intitolata a V.P. Goryachkina DIPARTIMENTO DI RIPARAZIONE E AFFIDABILITÀ DELLE MACCHINE Approvato da: Preside della Facoltà di Educazione per corrispondenza P.A. Silaichev “_” _ 2013 PROGRAMMA DI LAVORO Specialità 190601 - Automobile e industria automobilistica Specializzazione 653300 - Gestione dei trasporti terrestri Corso 6 semestre..."

Chimica bioorganica. Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.

3a ed., riveduta. e aggiuntivi - M.: 2004 - 544 pag.

La caratteristica principale del libro di testo è la combinazione del focus medico di questo corso di chimica, richiesto per gli studenti di medicina, con il suo livello scientifico elevato e fondamentale. Il libro di testo include materiale di base sulla struttura e la reattività dei composti organici, compresi i biopolimeri, che sono componenti strutturali della cellula, nonché i principali metaboliti e bioregolatori a basso peso molecolare. Nella terza edizione (2a - 1991), viene prestata particolare attenzione ai composti e alle reazioni che hanno analogie in un organismo vivente, viene aumentata l'enfasi sull'evidenziazione del ruolo biologico di importanti classi di composti e viene ampliata la gamma delle moderne informazioni di carattere ecologico e la natura tossicologica viene ampliata. Per gli studenti universitari delle specialità 040100 Medicina Generale, 040200 Pediatria, 040300 Medicina Medica e Preventiva, 040400 Odontoiatria.

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CONTENUTO
Prefazione.................................... 7
Introduzione............................ 9
Parte I
FONDAMENTI DI STRUTTURA E REATTIVITÀ DEI COMPOSTI ORGANICI
Capitolo 1. Caratteristiche generali dei composti organici 16
1.1. Classificazione. "................16
1.2. .Nomenclatura.............. 20
1.2.1. Nomenclatura sostitutiva.............. 23
1.2.2. Nomenclatura funzionale radicale........ 28
Capitolo 2. Legame chimico e influenza reciproca degli atomi in materia organica
collegamenti............................ 29
2.1. Struttura elettronica elementi organogeni...... 29
2.1.1. Orbitali atomici.............. 29
2.1.2. Ibridazione orbitale............................ 30
2.2. Legami covalenti............................ 33
2.2.1. Collegamenti a e l............................. 34
2.2.2. Obbligazioni donatore-accettante................ 38
2.2.3. Legami idrogeno............................ 39
2.3. Coniugazione e aromaticità.............. 40
2.3.1. Sistemi a circuito aperto... ,..... 41
2.3.2. Sistemi a circuito chiuso........ 45
2.3.3. Effetti elettronici............................ 49
Capitolo 3. Fondamenti della struttura dei composti organici....... 51
3.1. Struttura chimica e isomeria strutturale...... 52
3.2. Struttura spaziale e stereoisomeria...... 54
3.2.1. Configurazione.................... 55
3.2.2. Conformazione................... 57
3.2.3. Elementi di simmetria delle molecole.............. 68
3.2.4. Eiantiomerismo...............72
3.2.5. Diastereomerismo..................
3.2.6. Racemati.................... 80
3.3. Enantiotopia, diastereotopia. . ........82
Capitolo 4 Caratteristiche generali delle reazioni dei composti organici 88
4.1. Il concetto di meccanismo di reazione..... 88
3
11.2. Struttura primaria dei peptidi e delle proteine........ 344
11.2.1. Composizione e sequenza aminoacidica...... 345
11.2.2. Struttura e sintesi dei peptidi.............. 351
11.3. Struttura spaziale di polipeptidi e proteine.... 361
Capitolo 12. Carboidrati............................................ 377
12.1. Monosaccaridi.................... 378
12.1.1. Struttura e stereoisomeria............................ 378
12.1.2. Tautomeria..............." . 388
12.1.3. Conformazioni.................... 389
12.1.4. Derivati ​​dei monosaccaridi.............. 391
12.1.5. Proprietà chimiche............................ 395
12.2. Disaccaridi.................... 407
12.3. Polisaccaridi.................... 413
12.3.1. Omopolisaccaridi............................ 414
12.3.2. Eteropolisaccaridi............................ 420
Capitolo 13. Nucleotidi e acidi nucleici.......431
13.1. Nucleosidi e nucleotidi.............. 431
13.2. Struttura degli acidi nucleici................. 441
13.3 Polifosfati nucleosidici. Nucleotidi della nicotinamide..... 448
Capitolo 14. Lipidi e bioregolatori a basso peso molecolare...... 457
14.1. Lipidi saponificabili............................ 458
14.1.1. Acidi grassi superiori - componenti strutturali dei lipidi saponificabili 458
14.1.2. Lipidi semplici.............. 461
14.1.3. Lipidi complessi.............. 462
14.1.4. Alcune proprietà dei lipidi saponificati e dei loro componenti strutturali 467
14.2. Lipidi insaponificabili 472
14.2.1. Terpeni......... ...... 473
14.2.2. Bioregolatori a basso peso molecolare di natura lipidica. . . 477
14.2.3. Steroidi.................... 483
14.2.4. Biosintesi di terpeni e steroidi........... 492
Capitolo 15. Metodi per lo studio dei composti organici...... 495
15.1. Cromatografia................... 496
15.2. Analisi dei composti organici. . ........500
15.3. Metodi spettrali................... 501
15.3.1. Spettroscopia elettronica.............. 501
15.3.2. Spettroscopia infrarossa.............. 504
15.3.3. Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare...... 506
15.3.4. Risonanza paramagnetica elettronica......... 509
15.3.5. Spettrometria di massa.............. 510

Prefazione
Nel corso della storia secolare dello sviluppo delle scienze naturali, si è stabilito uno stretto rapporto tra medicina e chimica. L'attuale profonda compenetrazione di queste scienze porta all'emergere di nuove direzioni scientifiche che studiano la natura molecolare dei processi fisiologici individuali, le basi molecolari della patogenesi delle malattie, gli aspetti molecolari della farmacologia, ecc. La necessità di comprendere i processi vitali a livello molecolare livello è comprensibile, “perché una cellula vivente è un vero e proprio regno di molecole grandi e piccole, che interagiscono costantemente, appaiono e scompaiono”*.
La chimica bioorganica studia sostanze biologicamente significative e può servire come “strumento molecolare” per lo studio versatile dei componenti cellulari.
La chimica bioorganica svolge un ruolo importante nello sviluppo dei moderni campi della medicina ed è parte integrante della formazione in scienze naturali di un medico.
Il progresso della scienza medica e il miglioramento dell’assistenza sanitaria sono associati a una profonda formazione fondamentale degli specialisti. La rilevanza di questo approccio è in gran parte determinata dalla trasformazione della medicina in una grande industria sfera sociale, il cui campo visivo comprende problemi di ecologia, tossicologia, biotecnologia, ecc.
A causa dell'assenza di un corso generale di chimica organica nei programmi delle università di medicina, questo libro di testo dedica un certo posto alle basi della chimica organica, necessarie per padroneggiare la chimica bioorganica. Nella preparazione della terza edizione (2a - 1992), il materiale del libro di testo è stato rivisto e avvicinato ancora di più ai compiti di percezione conoscenza medica. La gamma di composti e reazioni che hanno analogie con gli organismi viventi è stata ampliata. Maggiore attenzione viene prestata alle informazioni ambientali e tossicologiche. Elementi di natura puramente chimica, che non sono di fondamentale importanza per l'educazione medica, hanno subito una certa riduzione, in particolare i metodi per ottenere composti organici, le proprietà di un numero di singoli rappresentanti, ecc. Allo stesso tempo, le sezioni sono state ampliato per includere materiale sulla relazione tra la struttura delle sostanze organiche e la loro azione biologica come base molecolare per l'azione dei farmaci. La struttura del libro di testo è stata migliorata; il materiale chimico di particolare importanza medica e biologica è stato incluso in sezioni separate.
Gli autori esprimono la loro sincera gratitudine ai professori S. E. Zurabyan, I. Yu. Belavin, I. A. Selivanova, nonché a tutti i colleghi per consigli utili e assistenza nella preparazione del manoscritto per la ripubblicazione.

Chimica bioorganicaè una scienza fondamentale che studia la struttura e le funzioni biologiche dei componenti più importanti della materia vivente, principalmente biopolimeri e bioregolatori a basso peso molecolare, concentrandosi sulla delucidazione dei modelli della relazione tra la struttura dei composti e i loro effetti biologici.

La chimica bioorganica è una scienza all'intersezione tra chimica e biologia; aiuta a rivelare i principi di funzionamento dei sistemi viventi. La chimica bioorganica ha un pronunciato orientamento pratico, essendo base teorica ottenere nuovi composti preziosi per la medicina, agricoltura, industrie chimiche, alimentari e microbiologiche. La gamma di interessi della chimica bioorganica è insolitamente ampia: comprende il mondo delle sostanze isolate dalla natura vivente e che svolgono un ruolo importante nella vita, e il mondo dei composti organici prodotti artificialmente che hanno attività biologica. La chimica bioorganica copre la chimica di tutte le sostanze di una cellula vivente, decine e centinaia di migliaia di composti.

Oggetti di studio, metodi di ricerca e compiti principali della chimica bioorganica

Oggetti di studio la chimica bioorganica sono proteine ​​e peptidi, carboidrati, lipidi, biopolimeri misti - glicoproteine, nucleoproteine, lipoproteine, glicolipidi, ecc., alcaloidi, terpenoidi, vitamine, antibiotici, ormoni, prostaglandine, feromoni, tossine, nonché regolatori sintetici dei processi biologici: medicinali, pesticidi, ecc.

Il principale arsenale di metodi di ricerca la chimica bioorganica consiste di metodi; Per risolvere problemi strutturali vengono utilizzati metodi fisici, fisico-chimici, matematici e biologici.

Compiti principali chimica bioorganica sono:

• Isolamento in uno stato individuale e purificazione dei composti studiati mediante cristallizzazione, distillazione, vari tipi di cromatografia, elettroforesi, ultrafiltrazione, ultracentrifugazione, ecc. In questo caso vengono spesso utilizzate le funzioni biologiche specifiche della sostanza studiata (ad esempio, la purezza di un antibiotico è monitorato dalla sua attività antimicrobica, di un ormone - dalla sua influenza su un determinato processo fisiologico, ecc.);
• Creazione della struttura, inclusa la struttura spaziale, basata su approcci di chimica organica (idrolisi, scissione ossidativa, scissione in frammenti specifici, ad esempio, sui residui di metionina quando si stabilisce la struttura di peptidi e proteine, scissione sui gruppi 1,2-dioli dei carboidrati, ecc.) e fisica-chimica mediante spettrometria di massa, vari tipi di spettroscopia ottica (IR, UV, laser, ecc.), analisi di diffrazione di raggi X, risonanza magnetica nucleare, risonanza paramagnetica elettronica, dispersione ottica rotazionale e dicroismo circolare, veloce metodi cinetici, ecc. in combinazione con calcoli computerizzati. Per risolvere rapidamente i problemi standard associati alla definizione della struttura di un numero di biopolimeri, sono stati creati e ampiamente utilizzati dispositivi automatici, il cui principio di funzionamento si basa su reazioni e proprietà standard di composti naturali e biologicamente attivi. Si tratta di analizzatori per determinare la composizione quantitativa aminoacidica dei peptidi, sequenziatori per confermare o stabilire la sequenza dei residui aminoacidici nei peptidi e la sequenza nucleotidica negli acidi nucleici, ecc. L'uso di enzimi che scindono specificamente i composti studiati lungo legami rigorosamente definiti è importante quando si studia la struttura di biopolimeri complessi. Tali enzimi vengono utilizzati nello studio della struttura delle proteine ​​(tripsina, proteinasi che scindono i legami peptidici sull'acido glutammico, prolina e altri residui di aminoacidi), acidi nucleici e polinucleotidi (nucleasi, enzimi di restrizione), polimeri contenenti carboidrati (glicosidasi, compresi specifici quelli - galattosidasi, glucuronidasi, ecc.). Per aumentare l'efficacia della ricerca, vengono analizzati non solo i composti naturali, ma anche i loro derivati ​​contenenti gruppi caratteristici, appositamente introdotti e atomi etichettati. Tali derivati ​​si ottengono, ad esempio, facendo crescere il produttore su un mezzo contenente amminoacidi marcati o altri precursori radioattivi, che includono trizio, carbonio radioattivo o fosforo. L'affidabilità dei dati ottenuti dallo studio delle proteine ​​complesse aumenta in modo significativo se questo studio viene condotto insieme allo studio della struttura dei geni corrispondenti.
• Sintesi chimica e modificazione chimica dei composti studiati, compresa sintesi totale, sintesi di analoghi e derivati. Per i composti a basso peso molecolare, la controsintesi è ancora un criterio importante per la correttezza della struttura stabilita. Lo sviluppo di metodi per la sintesi di composti naturali e biologicamente attivi è necessario per risolvere il prossimo importante problema della chimica bioorganica: chiarire la relazione tra la loro struttura e la funzione biologica.
• Chiarimento della relazione tra struttura e funzioni biologiche di biopolimeri e bioregolatori a basso peso molecolare; studio dei meccanismi chimici della loro azione biologica. Questo aspetto della chimica bioorganica sta acquisendo sempre maggiore importanza pratica. Miglioramento dell'arsenale di metodi per la sintesi chimica e chimico-enzimatica di biopolimeri complessi (peptidi biologicamente attivi, proteine, polinucleotidi, acidi nucleici, compresi geni funzionanti attivamente) in combinazione con tecniche sempre più migliorate per la sintesi di bioregolatori relativamente più semplici, nonché metodi per la scissione selettiva dei biopolimeri, consentono di comprendere più a fondo la dipendenza degli effetti biologici dalla struttura dei composti. L'uso di una tecnologia informatica altamente efficiente consente di confrontare oggettivamente numerosi dati di diversi ricercatori e di trovare modelli comuni. I modelli particolari e generali trovati, a loro volta, stimolano e facilitano la sintesi di nuovi composti, che in alcuni casi (ad esempio, quando si studiano i peptidi che influenzano l'attività cerebrale) consente di trovare composti sintetici praticamente importanti che sono superiori nell'attività biologica ai loro analoghi naturali. Lo studio dei meccanismi chimici dell'azione biologica apre la possibilità di creare composti biologicamente attivi con proprietà predeterminate.
• Ottenere farmaci praticamente preziosi.
• Test biologici dei composti ottenuti.

La formazione della chimica bioorganica. Riferimento storico

L'emergere della chimica bioorganica nel mondo ebbe luogo tra la fine degli anni '50 e l'inizio degli anni '60, quando i principali oggetti di ricerca in questo settore erano quattro classi di composti organici che svolgono un ruolo chiave nella vita delle cellule e degli organismi: proteine, polisaccaridi e lipidi. Risultati incredibili chimica tradizionale dei composti naturali, come la scoperta da parte di L. Pauling dell'α-elica come uno degli elementi principali strutture spaziali s della catena polipeptidica nelle proteine, stabilita da A. Todd struttura chimica nucleotidi e la prima sintesi di un dinucleotide, lo sviluppo di un metodo da parte di F. Sanger per determinare la sequenza aminoacidica nelle proteine ​​e utilizzarlo per decifrare la struttura dell'insulina, la sintesi di R. Woodward di composti naturali complessi come la reserpina, la clorofilla e la vitamina B 12, la sintesi del primo ormone peptidico, l'ossitocina, segnò sostanzialmente la trasformazione della chimica dei composti naturali nella moderna chimica bioorganica.

Tuttavia, nel nostro paese, l'interesse per le proteine ​​e gli acidi nucleici è sorto molto prima. I primi studi sulla chimica delle proteine ​​e degli acidi nucleici iniziarono a metà degli anni '20. tra le mura dell'Università di Mosca, e fu qui che si formarono le prime scuole scientifiche, che fino ad oggi lavorano con successo in queste aree più importanti delle scienze naturali. Quindi, negli anni '20. su iniziativa di N.D. Zelinsky iniziò una ricerca sistematica sulla chimica delle proteine, compito principale che era il chiarimento dei principi generali della struttura delle molecole proteiche. ND Zelinsky ha creato il primo laboratorio di chimica delle proteine ​​nel nostro paese, in cui è stato svolto un importante lavoro sulla sintesi e l'analisi strutturale di aminoacidi e peptidi. Un ruolo eccezionale nello sviluppo di questi lavori spetta a M.M. Botvinnik e i suoi studenti, che hanno ottenuto risultati impressionanti nello studio della struttura e del meccanismo d'azione delle pirofosfatasi inorganiche, enzimi chiave del metabolismo del fosforo nella cellula. Alla fine degli anni '40, quando cominciò ad emergere il ruolo guida degli acidi nucleici nei processi genetici, M.A. Prokofiev e Z.A. Shabarova iniziò a lavorare sulla sintesi dei componenti degli acidi nucleici e dei loro derivati, segnando così l'inizio della chimica degli acidi nucleici nel nostro paese. Furono effettuate le prime sintesi di nucleosidi, nucleotidi e oligonucleotidi e un grande contributo fu dato alla creazione di sintetizzatori domestici automatici di acidi nucleici.

Negli anni '60 Questa direzione nel nostro Paese si è sviluppata in modo coerente e rapido, spesso in anticipo rispetto a passi e tendenze simili all’estero. Le scoperte fondamentali di A.N. hanno avuto un ruolo enorme nello sviluppo della chimica bioorganica. Belozersky, che dimostrò l'esistenza del DNA piante superiori e studiò sistematicamente la composizione chimica degli acidi nucleici, gli studi classici di V.A. Engelhardt e V.A. Belitser sul meccanismo ossidativo della fosforilazione, studi di fama mondiale di A.E. Arbuzov sulla chimica dei composti organofosforici fisiologicamente attivi, nonché i lavori fondamentali di I.N. Nazarov e N.A. Preobrazenskij sulla sintesi di varie sostanze naturali e dei loro analoghi e altri lavori. I più grandi risultati nella creazione e nello sviluppo della chimica bioorganica nell'URSS appartengono all'accademico M.M. Shemyakin. In particolare, ha iniziato a lavorare sullo studio dei peptidi atipici - depsipeptidi, che successivamente hanno ricevuto uno sviluppo diffuso in relazione alla loro funzione di ionofori. Il talento, l'intuizione e l'attività vigorosa di questo e di altri scienziati hanno contribuito alla rapida crescita dell'autorità internazionale della chimica bioorganica sovietica, al suo consolidamento nelle aree più rilevanti e al rafforzamento organizzativo nel nostro paese.

Tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70. Nella sintesi di composti biologicamente attivi di struttura complessa, gli enzimi iniziarono ad essere utilizzati come catalizzatori (la cosiddetta sintesi chimico-enzimatica combinata). Questo approccio è stato utilizzato da G. Korana per la prima sintesi genetica. L'uso di enzimi ha permesso di effettuare una trasformazione rigorosamente selettiva di un numero di composti naturali e di ottenere nuovi derivati ​​​​biologicamente attivi di peptidi, oligosaccaridi e acidi nucleici ad alto rendimento. Negli anni '70 Le aree più intensamente sviluppate della chimica bioorganica sono state la sintesi di oligonucleotidi e geni, lo studio delle membrane cellulari e dei polisaccaridi e l'analisi delle strutture primarie e spaziali delle proteine. Sono state studiate le strutture di importanti enzimi (transaminasi, β-galattosidasi, RNA polimerasi DNA-dipendente), proteine ​​protettive (γ-globuline, interferoni) e proteine ​​di membrana (adenosina trifosfatasi, batteriorodopsina). Il lavoro sullo studio della struttura e del meccanismo d'azione dei regolatori peptidici ha acquisito grande importanza attività nervosa(i cosiddetti neuropeptidi).

Chimica bioorganica domestica moderna

Attualmente, la chimica bioorganica domestica occupa posizioni di primo piano nel mondo in una serie di settori chiave. Sono stati compiuti importanti progressi nello studio della struttura e della funzione di peptidi biologicamente attivi e proteine ​​complesse, inclusi ormoni, antibiotici e neurotossine. Importanti risultati sono stati ottenuti nella chimica dei peptidi attivi di membrana. Sono state studiate le ragioni della selettività e dell'efficacia uniche dell'azione dei dispepside-ionofori ed è stato chiarito il meccanismo di funzionamento nei sistemi viventi. Sono stati ottenuti analoghi sintetici di ionofori con proprietà specifiche, che sono molte volte più efficaci dei campioni naturali (V.T. Ivanov, Yu.A. Ovchinnikov). Le proprietà uniche degli ionofori vengono utilizzate per creare sensori ionoselettivi basati su di essi, ampiamente utilizzati nella tecnologia. I successi ottenuti nello studio di un altro gruppo di regolatori: le neurotossine, che sono inibitori della trasmissione degli impulsi nervosi, hanno portato al loro uso diffuso come strumenti per studiare i recettori di membrana e altre strutture specifiche delle membrane cellulari (E.V. Grishin). Lo sviluppo del lavoro sulla sintesi e lo studio degli ormoni peptidici ha portato alla creazione di analoghi altamente efficaci degli ormoni ossitocina, angiotensina II e bradichinina, responsabili della contrazione della muscolatura liscia e della regolazione della pressione sanguigna. Un grande successo è stato il completo sintesi chimica preparazioni di insulina, compresa l'insulina umana (N.A. Yudaev, Yu.P. Shvachkin, ecc.). Sono stati scoperti e studiati numerosi antibiotici proteici, tra cui gramicidina S, polimixina M, actinoxantina (G.F. Gause, A.S. Khokhlov, ecc.). Si sta sviluppando attivamente il lavoro per studiare la struttura e la funzione delle proteine ​​di membrana che svolgono funzioni di recettore e trasporto. Sono state ottenute le proteine ​​fotorecettrici rodopsina e batteriorodopsina ed è stata studiata la base fisico-chimica del loro funzionamento come pompe ioniche dipendenti dalla luce (V.P. Skulachev, Yu.A. Ovchinnikov, M.A. Ostrovsky). La struttura e il meccanismo di funzionamento dei ribosomi, i principali sistemi per la biosintesi proteica nella cellula, sono ampiamente studiati (A.S. Spirin, A.A. Bogdanov). Grandi cicli di ricerca sono associati allo studio degli enzimi, alla determinazione della loro struttura primaria e struttura spaziale, allo studio delle funzioni catalitiche (aspartato aminotransferasi, pepsina, chimotripsina, ribonucleasi, enzimi del metabolismo del fosforo, glicosidasi, colinesterasi, ecc.). Sono stati sviluppati metodi per la sintesi e la modifica chimica degli acidi nucleici e dei loro componenti (D.G. Knorre, M.N. Kolosov, Z.A. Shabarova), sono in fase di sviluppo approcci per creare farmaci di nuova generazione basati su di essi per il trattamento di malattie virali, oncologiche e autoimmuni. Utilizzando proprietà uniche acidi nucleici e sulla loro base vengono creati farmaci diagnostici e biosensori, analizzatori di numerosi composti biologicamente attivi (V.A. Vlasov, Yu.M. Evdokimov, ecc.)

Sono stati compiuti progressi significativi nella chimica sintetica dei carboidrati (sintesi di antigeni batterici e creazione di vaccini artificiali, sintesi di inibitori specifici dell'assorbimento di virus sulla superficie cellulare, sintesi di inibitori specifici di tossine batteriche (N.K. Kochetkov, A. Ya. Khorlin)). Sono stati compiuti progressi significativi nello studio dei lipidi, dei lipoamminoacidi, dei lipopeptidi e delle lipoproteine ​​(L.D. Bergelson, N.M. Sisakyan). Sono stati sviluppati metodi per la sintesi di molti acidi grassi, lipidi e fosfolipidi biologicamente attivi. È stata studiata la distribuzione transmembrana dei lipidi in vari tipi di liposomi, nelle membrane batteriche e nei microsomi epatici.

Un'area importante della chimica bioorganica è lo studio di una varietà di sostanze naturali e sintetiche in grado di regolare vari processi che si verificano nelle cellule viventi. Si tratta di repellenti, antibiotici, feromoni, sostanze di segnalazione, enzimi, ormoni, vitamine e altri (i cosiddetti regolatori a basso peso molecolare). Sono stati sviluppati metodi per la sintesi e la produzione di quasi tutte le vitamine conosciute, una parte significativa degli ormoni steroidei e degli antibiotici. Sono stati sviluppati metodi industriali per la produzione di numerosi coenzimi utilizzati come preparazioni medicinali (coenzima Q, piridossal fosfato, tiamina pirofosfato, ecc.). Sono stati proposti nuovi potenti agenti anabolizzanti che hanno un'azione superiore ai noti farmaci stranieri (I.V. Torgov, S.N. Ananchenko). Sono stati studiati la biogenesi e i meccanismi d'azione degli steroidi naturali e trasformati. Sono stati compiuti progressi significativi nello studio degli alcaloidi, dei glicosidi steroidei e triterpenici e delle cumarine. La ricerca originale è stata condotta nel campo della chimica dei pesticidi, che ha portato al rilascio di numerosi farmaci preziosi (I.N. Kabachnik, N.N. Melnikov, ecc.). È in corso una ricerca attiva di nuovi farmaci necessari per il trattamento di varie malattie. Sono stati ottenuti farmaci che hanno dimostrato la loro efficacia nel trattamento di numerose malattie oncologiche (dopane, sarcolisina, ftorafur, ecc.).

Direzioni prioritarie e prospettive per lo sviluppo della chimica bioorganica

Direzioni prioritarie ricerca scientifica nel campo della chimica bioorganica sono:

• studio della dipendenza strutturale-funzionale di composti biologicamente attivi;
• progettazione e sintesi di nuovi farmaci biologicamente attivi, compresa la creazione di farmaci e prodotti fitosanitari;
• ricerca su processi biotecnologici ad alta efficienza;
• studio dei meccanismi molecolari dei processi che si verificano in un organismo vivente.

Orientata ricerca di base nel campo della chimica bioorganica sono finalizzati allo studio della struttura e della funzione dei più importanti biopolimeri e bioregolatori a basso peso molecolare, tra cui proteine, acidi nucleici, carboidrati, lipidi, alcaloidi, prostaglandine e altri composti. La chimica bioorganica è strettamente correlata ai problemi pratici della medicina e dell'agricoltura (produzione di vitamine, ormoni, antibiotici e altri medicinali, stimolanti della crescita delle piante e regolatori del comportamento di animali e insetti), dell'industria chimica, alimentare e microbiologica. I risultati della ricerca scientifica costituiscono la base per creare una base scientifica e tecnica per le tecnologie di produzione della moderna immunodiagnostica medica, reagenti per la ricerca genetica medica e reagenti per analisi biochimiche, tecnologie per la sintesi di sostanze farmaceutiche da utilizzare in oncologia, virologia, endocrinologia, gastroenterologia, nonché prodotti fitosanitari e tecnologie per la loro applicazione in agricoltura.

Risolvere i principali problemi della chimica bioorganica è importante per l'ulteriore progresso della biologia, della chimica e di numerose scienze tecniche. Senza chiarire la struttura e le proprietà dei più importanti biopolimeri e bioregolatori, è impossibile comprendere l'essenza dei processi vitali, tanto meno trovare modi per controllare fenomeni complessi come la riproduzione e la trasmissione di caratteristiche ereditarie, la crescita delle cellule normali e maligne, l'immunità, memoria, trasmissione degli impulsi nervosi e molto altro ancora. Allo stesso tempo, lo studio è altamente specializzato dal punto di vista biologico sostanze attive e i processi che si verificano con la loro partecipazione possono aprire opportunità fondamentalmente nuove per lo sviluppo della chimica, della tecnologia chimica e dell'ingegneria. I problemi la cui soluzione è associata alla ricerca nel campo della chimica bioorganica comprendono la creazione di catalizzatori altamente attivi strettamente specifici (basati sullo studio della struttura e del meccanismo d'azione degli enzimi), la conversione diretta dell'energia chimica in energia meccanica (basata su lo studio della contrazione muscolare) e l'uso dei principi di immagazzinamento chimico nella tecnologia e nel trasferimento di informazioni effettuato nei sistemi biologici, i principi di autoregolamentazione dei sistemi cellulari multicomponenti, principalmente la permeabilità selettiva delle membrane biologiche e molto altro ancora. I problemi vanno ben oltre i confini della stessa chimica bioorganica, tuttavia, crea i prerequisiti di base per lo sviluppo di questi problemi, fornendo i principali punti di supporto per lo sviluppo della ricerca biochimica, già legata al campo della biologia molecolare. L'ampiezza e l'importanza dei problemi da risolvere, la varietà dei metodi e gli stretti legami con gli altri discipline scientifiche garantire il rapido sviluppo della chimica bioorganica. Bollettino dell'Università di Mosca, serie 2, Chimica. 1999. T. 40. N. 5. P. 327-329.

Bender M., Bergeron R., Komiyama M. Chimica bioorganica della catalisi enzimatica. Per. dall'inglese M.: Mir, 1987. 352 S.

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La chimica bioorganica è una scienza che studia la struttura e le proprietà delle sostanze coinvolte nei processi vitali in diretta connessione con la conoscenza delle loro funzioni biologiche.

La chimica bioorganica è la scienza che studia la struttura e la reattività dei composti biologicamente significativi. L'argomento della chimica bioorganica sono i biopolimeri, i bioregolatori e i loro elementi strutturali.

I biopolimeri includono proteine, polisaccaridi (carboidrati) e acidi nucleici. Questo gruppo comprende anche i lipidi, che non sono BMC, ma sono solitamente associati ad altri biopolimeri nel corpo.

I bioregolatori sono composti che regolano chimicamente il metabolismo. Questi includono vitamine, ormoni e molti composti sintetici, comprese le sostanze medicinali.

La chimica bioorganica si basa sulle idee e sui metodi della chimica organica.

Senza conoscenza modelli generali chimica organica, è difficile studiare la chimica bioorganica. La chimica bioorganica è strettamente correlata alla biologia, chimica biologica, fisica medica.

Viene chiamato l'insieme delle reazioni che si verificano nelle condizioni di un organismo metabolismo.

Le sostanze formate durante il metabolismo sono chiamate: metaboliti.

Il metabolismo ha due direzioni:

Il catabolismo è la reazione di rottura di molecole complesse in molecole più semplici.

L'anabolismo è il processo di sintesi di molecole complesse da più sostanze semplici con il consumo di energia.

Viene applicato il termine biosintesi reazione chimica IN VIVO (nel corpo), IN VITRO (fuori dal corpo)

Esistono antimetaboliti, concorrenti dei metaboliti nelle reazioni biochimiche.

La coniugazione come fattore per aumentare la stabilità delle molecole. Influenza reciproca degli atomi nelle molecole di composti organici e metodi della sua trasmissione

Schema della lezione:

Accoppiamento e suoi tipi:

p, p - abbinamento,

r,p - coniugazione.

Energia di coniugazione.

Sistemi accoppiati a circuito aperto.

Vitamina A, caroteni.

Coniugazione in radicali e ioni.

Sistemi accoppiati a circuito chiuso. Aromaticità, criteri di aromaticità, composti aromatici eterociclici.

Legame covalente: apolare e polare.

Effetti induttivi e mesomerici. EA e ED sono sostituti.

Il principale tipo di legami chimici nella chimica organica sono i legami covalenti. Nelle molecole organiche gli atomi sono collegati da legami s e p.

Gli atomi nelle molecole dei composti organici sono collegati da legami covalenti, chiamati legami s e p.

Il legame s singolo nello stato ibridato SP 3 è caratterizzato da lunghezza l (C-C 0,154 nm), energia E (83 kcal/mol), polarità e polarizzabilità. Per esempio:

Un doppio legame è caratteristico dei composti insaturi, in cui, oltre al legame s centrale, c'è anche una sovrapposizione perpendicolare al legame s, che è chiamata legame π).

I doppi legami sono localizzati, cioè la densità elettronica copre solo 2 nuclei degli atomi legati.

Molto spesso tu ed io ci occuperemo coniugato sistemi. Se i doppi legami si alternano a legami singoli (e nel caso generale, un atomo collegato a un doppio legame ha un orbitale p, allora gli orbitali p degli atomi vicini possono sovrapporsi, formando un sistema di elettroni p comune). Tali sistemi sono chiamati coniugato o delocalizzato . Ad esempio: butadiene-1,3

p, p - sistemi coniugati

Tutti gli atomi del butadiene sono nello stato ibridato SP 2 e giacciono sullo stesso piano (Pz non è un orbitale ibrido). Рz – gli orbitali sono paralleli tra loro. Ciò crea le condizioni per la loro reciproca sovrapposizione. La sovrapposizione dell'orbitale Pz avviene tra C-1 e C-2 e C-3 e C-4, nonché tra C-2 e C-3, cioè avviene delocalizzato legame covalente. Ciò si riflette nei cambiamenti nella lunghezza dei legami nella molecola. La lunghezza del legame tra C-1 e C-2 aumenta, mentre tra C-2 e C-3 viene ridotta rispetto a un legame singolo.

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 - abbinamento

Un esempio di un sistema coniugato p, π è un legame peptidico.

r, p - sistemi coniugati

Il doppio legame C=0 viene esteso a 0,124 nm rispetto alla lunghezza abituale di 0,121, e il legame C–N si accorcia e diventa 0,132 nm rispetto a 0,147 nm nel caso normale. Cioè, il processo di delocalizzazione degli elettroni porta all'equalizzazione delle lunghezze dei legami e ad una diminuzione dell'energia interna della molecola. Tuttavia, la coniugazione ρ,p – avviene nei composti aciclici, non solo quando si alternano = legami con singoli legami C-C, ma anche quando si alternano con un eteroatomo:

Un atomo X con un orbitale p libero può trovarsi vicino al doppio legame. Molto spesso si tratta di eteroatomi O, N, S e dei loro orbitali p che interagiscono con i legami p, formando p, coniugazione p.

Per esempio:

CH2 = CH – O – CH = CH 2

La coniugazione può avvenire non solo nelle molecole neutre, ma anche nei radicali e negli ioni:

Sulla base di quanto sopra, nei sistemi aperti, l'accoppiamento avviene nelle seguenti condizioni:

Tutti gli atomi che partecipano al sistema coniugato sono nello stato ibridato SP 2.

Pz – gli orbitali di tutti gli atomi sono perpendicolari al piano s-scheletro, cioè paralleli tra loro.

Quando si forma un sistema multicentrico coniugato, le lunghezze dei legami vengono equalizzate. Non ci sono legami singoli e doppi “puri” qui.

La delocalizzazione degli elettroni p in un sistema coniugato è accompagnata dal rilascio di energia. Il sistema si sposta ad un livello energetico più basso, diventa più stabile, più stabile. Pertanto, la formazione di un sistema coniugato nel caso del butadiene - 1,3 porta al rilascio di energia nella quantità di 15 kJ/mol. È grazie alla coniugazione che aumenta la stabilità dei radicali ionici di tipo allilico e la loro prevalenza in natura.

Più lunga è la catena di coniugazione, maggiore è il rilascio di energia derivante dalla sua formazione.

Questo fenomeno è abbastanza diffuso nei composti biologicamente importanti. Per esempio:

Incontreremo costantemente problemi di stabilità termodinamica di molecole, ioni e radicali nel corso della chimica bioorganica, che comprende un numero di ioni e molecole diffusi in natura. Per esempio:

Sistemi accoppiati ad anello chiuso

Aromaticità. Nelle molecole cicliche, in determinate condizioni, può formarsi un sistema coniugato. Un esempio di un sistema coniugato p, p - è il benzene, dove la nuvola di elettroni p copre gli atomi di carbonio, tale sistema è chiamato - aromatico.

Il guadagno energetico dovuto alla coniugazione nel benzene è 150,6 kJ/mol. Pertanto il benzene è termicamente stabile fino ad una temperatura di 900°C.

La presenza di un anello elettronico chiuso è stata dimostrata mediante NMR. Se una molecola di benzene viene posta in un campo magnetico esterno, si verifica una corrente anulare induttiva.

Pertanto, il criterio di aromaticità formulato da Hückel è:

la molecola ha una struttura ciclica;

tutti gli atomi sono in SP 2 – stato ibridato;

c'è una p delocalizzata - sistema elettronico, contenente 4n + 2 elettroni, dove n è il numero di cicli.

Per esempio:

Un posto speciale nella chimica bioorganica è occupato dalla domanda aromaticità dei composti eterociclici.

Nelle molecole cicliche contenenti eteroatomi (azoto, zolfo, ossigeno), si forma una singola nuvola di elettroni p con la partecipazione di orbitali p di atomi di carbonio e un eteroatomo.

Composti eterociclici a cinque membri

Il sistema aromatico è formato dall'interazione di 4 orbitali p C e un orbitale di un eteroatomo, che ha 2 elettroni. Sei elettroni p formano lo scheletro aromatico. Un tale sistema coniugato è elettronicamente ridondante. Nel pirrolo, l'atomo di N è nello stato ibridato SP 2.

Il pirrolo fa parte di molte sostanze biologicamente importanti. Quattro anelli pirrolici formano la porfina, un sistema aromatico con 26 elettroni p e un'elevata energia di coniugazione (840 kJ/mol)

La struttura porfina fa parte dell'emoglobina e della clorofilla

Composti eterociclici a sei membri

Il sistema aromatico nelle molecole di questi composti è formato dall'interazione di cinque orbitali p di atomi di carbonio e un orbitale p di un atomo di azoto. Due elettroni in due orbitali SP 2 sono coinvolti nella formazione di legami s con gli atomi di carbonio dell'anello. L'orbitale P con un elettrone è incluso nello scheletro aromatico. SP 2 – un orbitale con una coppia solitaria di elettroni si trova nel piano dello scheletro s.

La densità elettronica nella pirimidina è spostata verso N, cioè il sistema è impoverito di elettroni p, è carente di elettroni.

Molti composti eterociclici possono contenere uno o più eteroatomi

I nuclei pirrolo, pirimidina e purina fanno parte di molte molecole biologicamente attive.

Influenza reciproca degli atomi nelle molecole di composti organici e metodi della sua trasmissione

Come già notato, i legami nelle molecole di composti organici vengono effettuati a causa dei legami s e p; la densità elettronica è distribuita uniformemente tra gli atomi legati solo quando questi atomi sono uguali o vicini nell'elettronegatività. Tali connessioni sono chiamate non polare.

CH 3 -CH 2 →Legame polare CI

Più spesso in chimica organica ci occupiamo di legami polari.

Se la densità elettronica viene spostata verso un atomo più elettronegativo, tale legame viene chiamato polare. Sulla base dei valori dell'energia di legame, il chimico americano L. Pauling propose una caratteristica quantitativa dell'elettronegatività degli atomi. Di seguito è riportata la scala Pauling.

Na Li H S C J Br Cl N O F

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

Gli atomi di carbonio nei diversi stati di ibridazione differiscono in elettronegatività. Pertanto, s - il legame tra gli atomi ibridati SP 3 e SP 2 - è polare

Effetto induttivo

Viene chiamato il trasferimento della densità elettronica attraverso il meccanismo dell'induzione elettrostatica lungo una catena di legami S per induzione, l'effetto viene chiamato induttivo ed è indicato con J. L'effetto di J, di regola, è attenuato attraverso tre legami, ma gli atomi vicini subiscono un'influenza piuttosto forte del dipolo vicino.

I sostituenti che spostano la densità elettronica lungo la catena del legame s nella loro direzione mostrano un effetto -J – e viceversa un effetto +J.

Un legame p isolato, così come una singola nube di elettroni p di un sistema coniugato aperto o chiuso, può essere facilmente polarizzato sotto l'influenza dei sostituenti EA ed ED. In questi casi l'effetto induttivo viene trasferito alla connessione p, indicata quindi con Jp.

Effetto mesomerico (effetto di coniugazione)

La ridistribuzione della densità elettronica in un sistema coniugato sotto l'influenza di un sostituente che è un membro di questo sistema coniugato è chiamata effetto mesomerico(effetto M).

Affinché un sostituente faccia parte di un sistema coniugato, deve avere un doppio legame (coniugazione p,p) o un eteroatomo con una coppia solitaria di elettroni (coniugazione r,p). M – l'effetto viene trasmesso attraverso il sistema accoppiato senza attenuazione.

I sostituenti che abbassano la densità elettronica in un sistema coniugato (densità elettronica spostata nella sua direzione) mostrano un effetto -M, mentre i sostituenti che aumentano la densità elettronica in un sistema coniugato mostrano un effetto +M.

Effetti elettronici dei sostituenti

La reattività delle sostanze organiche dipende in gran parte dalla natura degli effetti J e M. La conoscenza delle possibilità teoriche degli effetti elettronici ci consente di prevedere il corso di alcuni processi chimici.

Proprietà acido-base dei composti organici Classificazione delle reazioni organiche.

Schema della lezione

Il concetto di substrato, nucleofilo, elettrofilo.

Classificazione delle reazioni organiche.

reversibile e irreversibile

radicale, elettrofilo, nucleofilo, sincrono.

mono e bimolecolari

reazioni di sostituzione

reazioni di addizione

reazioni di eliminazione

ossidazione e riduzione

interazioni acido-base

Le reazioni sono regioselettive, chemoselettive, stereoselettive.

Reazioni di addizione elettrofila. Il governo di Morkovnikov, l'adesione di anti-Morkovnikov.

Reazioni di sostituzione elettrofila: orientanti di 1a e 2a specie.

Proprietà acido-base dei composti organici.

Acidità e basicità di Bronsted

Acidità e basicità di Lewis

Teoria degli acidi e delle basi duri e molli.

Classificazione delle reazioni organiche

La sistematizzazione delle reazioni organiche consente di ridurre la diversità di queste reazioni a un valore relativamente piccolo un largo numero tipi. Reazioni organiche possono essere classificati:

in direzione: reversibile e irreversibile

dalla natura dei cambiamenti nei legami nel substrato e nel reagente.

Substrato– una molecola che fornisce un atomo di carbonio per formare un nuovo legame

Reagente- un composto che agisce sul substrato.

Le reazioni basate sulla natura dei cambiamenti nei legami nel substrato e nel reagente possono essere suddivise in:

radicale R

elettrofilo E

N(Y) nucleofilo

sincroni o coordinati

Meccanismo delle reazioni SR

Iniziazione

Crescita a catena

Circuito aperto

CLASSIFICA PER RISULTATO FINALE

La corrispondenza al risultato finale della reazione è:

A) Reazioni di sostituzione

B) reazioni di addizione

B) reazioni di eliminazione

D) raggruppamenti

D) ossidazione e riduzione

E) Interazioni acido-base

Si verificano anche reazioni:

Regioselettivo– preferibilmente fluendo attraverso uno dei numerosi centri di reazione.

Chemoselettivo– reazione preferenziale per uno dei relativi gruppi funzionali.

Stereoselettivo– formazione preferenziale di uno tra diversi stereoisomeri.

Reattività di alcheni, alcani, alcadieni, areni e composti eterociclici

La base dei composti organici sono gli idrocarburi. Considereremo solo quelle reazioni effettuate in condizioni biologiche e, di conseguenza, non con gli idrocarburi stessi, ma con la partecipazione di radicali idrocarburici.

Gli idrocarburi insaturi includono alcheni, alcadieni, alchini, cicloalcheni e idrocarburi aromatici. Il principio unificante per loro è π – la nuvola di elettroni. In condizioni dinamiche anche i composti organici tendono ad essere attaccati dagli E+

Tuttavia, le reazioni di interazione di alchini e areni con reagenti portano a risultati diversi, poiché in questi composti la natura della nuvola di elettroni π è diversa: localizzata e delocalizzata.

Inizieremo la nostra considerazione dei meccanismi di reazione con le reazioni A E. Come sappiamo, gli alcheni interagiscono con

Meccanismo della reazione di idratazione

Secondo la regola di Markovnikov - l'aggiunta agli idrocarburi insaturi di una struttura asimmetrica di composti con la formula generale HX - un atomo di idrogeno viene aggiunto all'atomo di carbonio più idrogenato, se il sostituente è ED. Nell'addizione anti-Markovnikov, un atomo di idrogeno viene aggiunto a quello meno idrogenato se il sostituente è EA.

Le reazioni di sostituzione elettrofila nei sistemi aromatici hanno le loro caratteristiche. La prima caratteristica è che l'interazione con un sistema aromatico termodinamicamente stabile richiede elettrofili forti, che solitamente vengono generati utilizzando catalizzatori.

Meccanismo di reazione S E

INFLUENZA ORIENTANTE
VICE

Se nell'anello aromatico è presente un sostituente, ciò influenza necessariamente la distribuzione della densità elettronica dell'anello. ED - sostituenti (orientanti della 1a riga) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - facilitano la sostituzione rispetto al benzene non sostituito e dirigono il gruppo in arrivo nella posizione orto e para. Se i sostituenti ED sono forti, non è necessario un catalizzatore; queste reazioni procedono in 3 fasi.

I sostituenti EA (orientanti del secondo tipo) ostacolano le reazioni di sostituzione elettrofila rispetto al benzene non sostituito. La reazione SE avviene in condizioni più rigorose; il gruppo entrante entra in una meta posizione. I sostituenti di tipo II includono:

COOH, SO 3 H, CHO, alogeni, ecc.

Le reazioni SE sono tipiche anche per gli idrocarburi eterociclici. Pirrolo, furano, tiofene e i loro derivati ​​appartengono ai sistemi in eccesso π e entrano abbastanza facilmente nelle reazioni SE. Sono facilmente alogenati, alchilati, acilati, solfonati e nitrati. Quando si scelgono i reagenti, è necessario tenere conto della loro instabilità in un ambiente fortemente acido, cioè dell'acidofobicità.

La piridina e altri sistemi eterociclici con un atomo di azoto piridinico sono sistemi π insufficienti, è molto più difficile entrare nelle reazioni SE e l'elettrofilo in entrata occupa la posizione β rispetto all'atomo di azoto.

Proprietà acide e basiche dei composti organici

Gli aspetti più importanti La reattività dei composti organici sono le proprietà acido-base dei composti organici.

Acidità e basicità Anche concetti importanti, che determinano molte proprietà fisico-chimiche e biologiche funzionali dei composti organici. La catalisi acida e basica è una delle reazioni enzimatiche più comuni. Gli acidi e le basi deboli sono componenti comuni dei sistemi biologici che svolgono un ruolo importante nel metabolismo e nella sua regolazione.

Esistono diversi concetti di acidi e basi in chimica organica. La teoria di Brønsted degli acidi e delle basi, generalmente accettata nella chimica inorganica e organica. Secondo Brønsted gli acidi sono sostanze che possono donare un protone e le basi sono sostanze che possono accettarlo.

Acidità bronzata

In linea di principio, la maggior parte dei composti organici possono essere considerati acidi, poiché nei composti organici H è legato a C, N O S

Gli acidi organici sono quindi suddivisi in acidi C – H, N – H, O – H, S-H.

L'acidità viene valutata sotto forma di Ka o - log Ka = pKa, minore è il pKa, più forte è l'acido.

La valutazione quantitativa dell'acidità dei composti organici non è stata determinata per tutte le sostanze organiche. Pertanto, è importante sviluppare la capacità di condurre una valutazione qualitativa delle proprietà acide di vari siti acidi. A questo scopo viene utilizzato un approccio metodologico generale.

La forza dell'acido è determinata dalla stabilità dell'anione (base coniugata). Più l'anione è stabile, più l'acido è forte.

La stabilità dell'anione è determinata da una combinazione di una serie di fattori:

elettronegatività e polarizzabilità dell'elemento nel centro acido.

il grado di delocalizzazione della carica negativa nell'anione.

la natura del radicale associato al centro acido.

effetti di solvatazione (influenza del solvente)

Consideriamo in sequenza il ruolo di tutti questi fattori:

Effetto dell'elettronegatività degli elementi

Più l'elemento è elettronegativo, più la carica è delocalizzata e l'anione è stabile, più l'acido è forte.

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

Pertanto, l'acidità cambia nella serie CH< NН < ОН

Per gli acidi SH predomina un altro fattore: la polarizzabilità.

L'atomo di zolfo è di dimensioni maggiori e ha orbitali d vuoti. pertanto, la carica negativa è in grado di delocalizzarsi su un ampio volume, con conseguente maggiore stabilità dell'anione.

I tioli, come acidi più forti, reagiscono con gli alcali, nonché con ossidi e sali di metalli pesanti, mentre gli alcoli (acidi deboli) possono reagire solo con metalli attivi

L'acidità relativamente elevata dei tols viene utilizzata in medicina e nella chimica dei farmaci. Per esempio:

Utilizzato per avvelenare con As, Hg, Cr, Bi, il cui effetto è dovuto al legame dei metalli e alla loro rimozione dal corpo. Per esempio:

Quando si valuta l'acidità dei composti con lo stesso atomo nel centro acido, il fattore determinante è la delocalizzazione della carica negativa nell'anione. La stabilità dell'anione aumenta significativamente con l'emergere della possibilità di delocalizzazione della carica negativa lungo il sistema di legami coniugati. Un aumento significativo dell'acidità nei fenoli, rispetto agli alcoli, si spiega con la possibilità di delocalizzazione degli ioni rispetto alla molecola.

L'elevata acidità degli acidi carbossilici è dovuta alla stabilità alla risonanza dell'anione carbossilato

La delocalizzazione della carica è facilitata dalla presenza di sostituenti elettron-attrattori (EA), che stabilizzano gli anioni, aumentando così l'acidità. Ad esempio, introducendo un sostituente in una molecola EA

Effetto del sostituente e del solvente

a - gli idrossiacidi sono acidi più forti dei corrispondenti acidi carbossilici.

ED - i sostituenti, al contrario, riducono l'acidità. I solventi hanno una maggiore influenza sulla stabilizzazione dell'anione; di norma, gli ioni piccoli con un basso grado di delocalizzazione della carica vengono solvatati meglio.

L'effetto della solvatazione può essere rintracciato, ad esempio, nella serie:

Se un atomo in un centro acido trasporta una carica positiva, ciò porta ad un aumento dell'acidità.

Domanda al pubblico: quale acido - acetico o palmitico C 15 H 31 COOH - dovrebbe avere un valore pKa inferiore?

Se l'atomo nel centro acido trasporta una carica positiva, ciò porta ad un aumento dell'acidità.

Si può notare la forte acidità CH del complesso σ formato nella reazione di sostituzione elettrofila.

Basicità Bronsted

Per formare un legame con un protone è necessaria una coppia di elettroni non condivisi sull’eteroatomo,

o essere anioni. Esistono basi p e

π basi, dove si trova il centro di basicità

elettroni di un legame π localizzato o elettroni π di un sistema coniugato (componenti π)

La forza della base dipende dagli stessi fattori dell'acidità, ma la loro influenza è opposta. Maggiore è l'elettronegatività di un atomo, più strettamente trattiene una coppia solitaria di elettroni e meno è disponibile per il legame con un protone. Quindi, in generale, la forza delle n-basi con lo stesso sostituente cambia nella serie:

I composti organici più elementari sono le ammine e gli alcoli:

I sali di composti organici con acidi minerali sono altamente solubili. Molti medicinali vengono utilizzati sotto forma di sali.

Centro acido-base in una molecola (anfotero)

Legami idrogeno come interazioni acido-base

Per tutti gli α-amminoacidi si riscontra una predominanza delle forme cationiche in ambienti fortemente acidi e anioniche in ambienti fortemente alcalini.

La presenza di centri acidi e basici deboli porta a interazioni deboli: legami idrogeno. Ad esempio: l'imidazolo, a basso peso molecolare, ha un punto di ebollizione elevato per la presenza di legami idrogeno.

J. Lewis propose una teoria più generale degli acidi e delle basi, basata sulla struttura dei gusci elettronici.

Un acido di Lewis può essere un atomo, una molecola o un catione che ha un orbitale libero in grado di accettare una coppia di elettroni per formare un legame.

I rappresentanti degli acidi di Lewis sono gli alogenuri degli elementi dei gruppi II e III del sistema periodico D.I. Mendeleev.

Le basi di Lewis sono un atomo, una molecola o un anione capace di donare una coppia di elettroni.

Le basi di Lewis includono ammine, alcoli, eteri, tioli, tioeteri e composti contenenti legami π.

Ad esempio, l'interazione seguente può essere rappresentata come un'interazione acido-base di Lewis

Un'importante conseguenza della teoria di Lewis è che qualsiasi sostanza organica può essere rappresentata come un complesso acido-base.

Nei composti organici, i legami idrogeno intramolecolari si verificano molto meno frequentemente di quelli intermolecolari, ma si verificano anche nei composti bioorganici e possono essere considerati come interazioni acido-base.

I concetti di “duro” e “morbido” non sono identici ad acidi e basi forti e deboli. Queste sono due caratteristiche indipendenti. L'essenza dell'LCMO è che gli acidi duri reagiscono con basi dure e gli acidi molli reagiscono con basi morbide.

Secondo il principio di Pearson degli acidi e delle basi duri e molli (HABP), gli acidi di Lewis si dividono in duri e molli. Gli acidi duri sono atomi accettori di piccole dimensioni, grande carica positiva, elevata elettronegatività e bassa polarizzabilità.

Gli acidi molli sono grandi atomi accettori con una piccola carica positiva, bassa elettronegatività ed elevata polarizzabilità.

L'essenza dell'LCMO è che gli acidi duri reagiscono con basi dure e gli acidi molli reagiscono con basi morbide. Per esempio:

Ossidazione e riduzione dei composti organici

Le reazioni redox sono della massima importanza per i processi vitali. Con il loro aiuto l'organismo soddisfa i propri bisogni energetici, poiché l'ossidazione delle sostanze organiche rilascia energia.

D'altra parte, queste reazioni servono a convertire il cibo in componenti cellulari. Le reazioni di ossidazione promuovono la disintossicazione e la rimozione dei farmaci dal corpo.

L'ossidazione è il processo di rimozione dell'idrogeno per formare un legame multiplo o nuovi legami più polari.

La riduzione è il processo inverso dell’ossidazione.

L'ossidazione dei substrati organici procede tanto più facilmente quanto più forte è la sua tendenza a cedere elettroni.

L'ossidazione e la riduzione devono essere considerate in relazione a specifiche classi di composti.

Ossidazione dei legami C – H (alcani e alchili)

Quando gli alcani bruciano completamente, si formano CO 2 e H 2 O e viene rilasciato calore. Altri modi della loro ossidazione e riduzione possono essere rappresentati dai seguenti schemi:

L'ossidazione degli idrocarburi saturi avviene in condizioni difficili (la miscela di cromo è calda); gli ossidanti più morbidi non li influenzano. I prodotti di ossidazione intermedia sono alcoli, aldeidi, chetoni e acidi.

Gli idroperossidi R – O – OH sono i prodotti intermedi più importanti dell'ossidazione dei legami C – H in condizioni blande, in particolare in vivo

Un'importante reazione di ossidazione dei legami C – H in condizioni corporee è l'idrossilazione enzimatica.

Un esempio potrebbe essere la produzione di alcoli attraverso l'ossidazione del cibo. A causa dell'ossigeno molecolare e delle sue forme attive. effettuato in vivo.

Il perossido di idrogeno può fungere da agente idrossilante nel corpo.

Il perossido in eccesso deve essere decomposto dalla catalasi in acqua e ossigeno.

L'ossidazione e la riduzione degli alcheni possono essere rappresentate dalle seguenti trasformazioni:

Riduzione degli alcheni

Ossidazione e riduzione degli idrocarburi aromatici

Il benzene è estremamente difficile da ossidare anche in condizioni difficili secondo il seguente schema:

La capacità di ossidarsi aumenta notevolmente dal benzene al naftalene e successivamente all'antracene.

I sostituenti ED facilitano l'ossidazione dei composti aromatici. EA – ostacola l’ossidazione. Recupero del benzene.

C6H6 + 3H2

Idrossilazione enzimatica di composti aromatici

Ossidazione degli alcoli

Rispetto agli idrocarburi, l'ossidazione degli alcoli avviene in condizioni più blande

La reazione più importante dei dioli in condizioni corporee è la trasformazione nel sistema chinone-idrochinone

Il trasferimento di elettroni dal substrato all'ossigeno avviene nei metacondri.

Ossidazione e riduzione di aldeidi e chetoni

Una delle classi di composti organici più facilmente ossidabili

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH scorre particolarmente facilmente alla luce

Ossidazione di composti contenenti azoto

Le ammine si ossidano abbastanza facilmente; i prodotti finali dell'ossidazione sono nitro composti

La riduzione esaustiva delle sostanze contenenti azoto porta alla formazione di ammine.

Ossidazione delle ammine in vivo

Ossidazione e riduzione dei tioli

Caratteristiche comparative delle proprietà OB dei composti organici.

I tioli e i fenoli biatomici si ossidano più facilmente. Le aldeidi si ossidano abbastanza facilmente. Gli alcoli sono più difficili da ossidare e quelli primari sono più facili di quelli secondari e terziari. I chetoni sono resistenti all'ossidazione o si ossidano con la scissione della molecola.

Gli alchini si ossidano facilmente anche a temperatura ambiente.

I più difficili da ossidare sono i composti contenenti atomi di carbonio nello stato ibridato Sp3, cioè frammenti di molecole saturi.

ED – i sostituenti facilitano l’ossidazione

EA – ostacola l’ossidazione.

Proprietà specifiche dei composti poli- ed eterofunzionali.

Schema della lezione

Poli- ed eterofunzionalità come fattore che aumenta la reattività dei composti organici.

Proprietà specifiche dei composti poli- ed eterofunzionali:

formazione di anfotericità di sali intramolecolari.

Ciclizzazione intramolecolare di γ, δ, ε – composti eterofunzionali.

ciclizzazione intermolecolare (lattidi e dechetopirosine)

chelazione.

Reazioni di eliminazione dei composti beta-eterofunzionali

connessioni.

tautomerismo cheto-enolico. Fosfoenolpiruvato, as

composto macroergico.

decarbossilazione.

stereoisomeria

Poli- ed eterofunzionalità come motivo della comparsa di proprietà specifiche in idrossi, ammino e ossoacidi.

La presenza di più gruppi funzionali identici o diversi in una molecola è una caratteristica dei composti organici biologicamente importanti. Una molecola può contenere due o più gruppi idrossilici, gruppi amminici o gruppi carbossilici. Per esempio:

Un importante gruppo di sostanze coinvolte nell'attività vitale sono composti eterofunzionali che hanno una combinazione a coppie di diversi gruppi funzionali. Per esempio:

Nei composti alifatici, tutti i gruppi funzionali sopra indicati presentano un carattere EA. A causa della loro influenza reciproca, la loro reattività si potenzia reciprocamente. Ad esempio, negli ossiacidi, l'elettrofilicità di ciascuno dei due atomi di carbonio carbonilico è migliorata dal -J dell'altro gruppo funzionale, portando ad un attacco più facile da parte dei reagenti nucleofili.

Poiché l'effetto I svanisce dopo 3-4 legami, una circostanza importante è la vicinanza della posizione dei gruppi funzionali nella catena degli idrocarburi. I gruppi eterofunzionali possono essere localizzati sullo stesso atomo di carbonio (disposizione α), oppure su atomi di carbonio diversi, sia vicini (disposizione β) che più distanti tra loro (γ, delta, epsilon).

Ciascun gruppo eterofunzionale conserva la propria reattività; più precisamente, i composti eterofunzionali entrano in un numero “doppio” di reazioni chimiche. Quando la disposizione reciproca dei gruppi eterofunzionali è sufficientemente vicina, la reattività di ciascuno di essi viene potenziata a vicenda.

Con la presenza simultanea di gruppi acidi e basici nella molecola, il composto diventa anfotero.

Ad esempio: aminoacidi.

Interazione di gruppi eterofunzionali

La molecola dei composti gerofunzionali può contenere gruppi capaci di interagire tra loro. Ad esempio, nei composti anfoteri, come gli α-amminoacidi, è possibile la formazione di sali interni.

Pertanto tutti gli aminoacidi α si presentano sotto forma di ioni biopolari e sono altamente solubili in acqua.

Oltre alle interazioni acido-base, diventano possibili altri tipi di reazioni chimiche. Ad esempio, la reazione S N a SP 2 è un ibrido di un atomo di carbonio nel gruppo carbonilico dovuto all'interazione con il gruppo alcolico, la formazione di esteri, un gruppo carbossilico con un gruppo amminico (formazione di ammidi).

A seconda della disposizione relativa dei gruppi funzionali, queste reazioni possono verificarsi sia all'interno di una molecola (intramolecolare) che tra molecole (intermolecolare).

Poiché la reazione porta alla formazione di ammidi ed esteri ciclici. allora il fattore determinante diventa la stabilità termodinamica dei cicli. A questo proposito, il prodotto finale contiene solitamente anelli a sei o cinque membri.

Affinché l'interazione intramolecolare formi un anello estere (ammidico) a cinque o sei membri, il composto eterofunzionale deve avere una disposizione gamma o sigma nella molecola. Poi in classe