ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ОТЛИЧИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ОТЛИЧИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ: 1) В неорганической химии в реакциях обычно участвуют ионы, а в органической – молекулы; 2) Реакции в неорганической химии идут очень быстро, иногда мгновенно, а с участием органических веществ – значительно медленнее; 3) Для осуществления органических реакций обычно требуются жесткие условия: повышенная температура, давление и присутствие катализатора; 4) Органические реакции редко приводят к высокому выходу продукта (более 80%), так как обычно идут параллельно несколько реакций; 5) В ходе большинства биохимических реакций изменению подвергается не вся молекула, а лишь ее часть – реакционный центр.

В основу научной классификации и номенклатуры органических соединений положены принципы теории химического строения органических соединений А. М. Бутлерова: Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям. Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается одной структурной формулой (формулой строения). Свойства веществ зависят от их химического строения. По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы - предвидеть свойства. Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Ациклические — их называют также алифатическими, или соединениями жирного ряда. Эти соединения имеют открытую цепь углеродных атомов. К ним относятся: Предельные (насыщенные) Непредельные (ненасыщенные) Циклические — соединения с замкнутой в кольцо цепью атомов. К ним относятся: Карбоциклические (изоциклические) – соединения, в кольцевую систему которых входят только углеродные атомы это: а) алициклические (предельные и непредельные); б) ароматические. Гетероциклические — соединения, в кольцевую систему которых, кроме атома углерода, входят атомы других элементов — гетероатомы (кислород, азот, сера и др. )

НОМЕНКЛАТУРЫ Тривиальная (историческая) номенклатура. Рациональная номенклатура. Систематическая номенклатура — номенклатура IUPAC — международная единая химическая номенклатура. В заместительной номенклатуре основой названия служит один углеводородный фрагмент, а другие рассматриваются как заместители водорода. В радикало-функциональной номенклатуре в основе названия лежит название характеристической функциональной группы, определяющей химический класс соединения, к которому присоединяют наименование органического радикала. В соединительной номенклатуре название составляют из нескольких равноправных частей (C 6 H 5–С 6 H 5 бифенил) или добавляя обозначения присоединенных атомов к названию основной структуры (например, 1, 2, 3, 4 -тетрагидронафталин, гидрокоричная кислота, этиленоксид, стиролдихлорид). Заменительную номенклатуру применяют при наличии неуглеродных атомов (гетероатомов) в молекулярной цепи.

Название органического соединения состоит из префикса, корня и суффикса. Префиксами обозначают названия всех функциональных групп, располагаемых в алфавитном порядке, кроме старшей, название которой обозначают суффиксом. Корень обозначает название главной углеродной цепи, а также карбоциклической или гетероциклической структуры. Суффиксами обозначают степень насыщенности главной цепи ( -ан, - ен, -ин) и старшую функциональную группу.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ, ОБОЗНАЧАЕМЫЕ СУФФИКСАМИ И ПРЕФИКСАМИ, В ПОРЯДКЕ УБЫВАНИЯ ИХ СТАРШИНСТВА

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ, ОБОЗНАЧАЕМЫЕ ТОЛЬКО ПРЕФИКСАМИ

ПРИМЕРЫ НАЗВАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО МЕЖДУНАРОДНОЙ НОМЕНКЛАТУРЕ

Реакции в органической химии принято классифицировать по механизму протекания и по конечному результату химического превращения. По механизму протекания реакции делятся на гетеролитические (электрофильнонуклеофильные) и гомолитические (свободнорадикальные)

Электрофильно-нуклеофильные реакции сопровождаются гетеролитическим (несимметричным) разрывом полярной ковалентной связи так, что общая электронная пара смещается к одному из атомов, превращая его в нуклеофил, а у другого фрагмента возникает дефицит электронов, превращая его в электрофил: А─В → А□ + : В электрофил нуклеофил

ЭЛЕКТРОФИЛАМИ называются частицы или фрагменты молекул, содержащие свободную, доступную орбиталь и имеющие недостаток электронной плотности, которые в результате реакции образуют связь с новым нуклеофилом, акцептируя у него оба электрона на свою вакантную орбиталь.

Н-электрофил: протон (Н+); С-электрофилы: карбкатионы (R 3 C ) или соединения с δ+ δ- сильнополярной связью R 3 C─X, R 2 C═Y, RC≡Z; δ+ δ- О-электрофилы: R 3─O─X; δ+ δ- δ- S- электрофилы: R─S─X; δ+ N-электрофилы: R 2 N─X, X─NO 2; электрофилы Галогены, атомы которых несут частичный положительный Галогены δ+ δ- заряд: Гал ─Гал

НУКЛЕОФИЛАМИ называются частицы или фрагменты молекул, содержащие подвижную электронную пару, которые в результате реакции образуют связь с новым электрофилом, отдавая ему эту электронную пару.

С-нуклеофилы: карбанионы (R 3 C ), металлоорганические δ- δ+ соединения (R 3 C ─M ), ненасыщенные соединения (R 2 C═CR 2, RC≡CR); • • N-нуклеофилы: NH 3, RNH 2, R 2 NH, R 3 N; нуклеофилы О-нуклеофилы: H 2Ö, R─Ö─R’, • • S-нуклеофилы: H 2 S, R─S─R’, нуклеофилы HÖ—, • • HS—, Галогенид-анионы: F—, Cl—, Br—, I—. Галогенид-анионы δ- δ+ RÖ ─M ; • • δ- δ+ RS ─M ;

Свободно – радикальные реакции протекают при гомолитическом (симметричном) разрыве химической связи, что характерно для неполярной или малополярной связи: А : В → А • + • В свободные радикалы

Образование радикалов легче всего происходит при гомолизе неполярных связей между атомами одного и того же элемента: Cl 2 → Сl • + • Cl HO ─ OH→ HO • + • OH RS ─SR → RS • + • SR

При гомолизе малополярной связи С─Н образуются алкильные радикалы, стабильность которых зависит от типа замещения атома углерода и растет в ряду: • СН 3 < • СН 2 R < • СНR 2 < • СR 3

Пространственная изомерия (стереоизомерия) обусловлена различным пространственным расположением атомов при одинаковом порядке их связывания. Стереоизомеры – изомеры, имеющие одинаковую последовательность химических связей атомов, но различное расположение этих атомов относительно друга в пространстве.

Стереоизомеры могут различаться конформацией и конфигурацией. Конформациями молекулы называются различные ее пространственные формы, возникающие в результате вращения атомов или групп атомов вокруг ординарных связей.

ПРОЕКЦИИ НЬЮМЕНА И СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ ЗАСЛОНЕННОГО И ЗАТОРМОЖЕННОГО КОНФОРМЕРОВ МОЛЕКУЛЫ ЭТАНА

ЦИКЛОГЕКСАН В КОНФОРМАЦИЯХ «ВАННЫ» И «КРЕСЛА»

Стереоизомеры могут отличаться не только конформацией, но и конфигурацией. Конфигурациями молекул называются различные пространственные расположения атомов или групп, которые не могут быть переведены друг в друга простым вращением вокруг связей.

Различают два вида конфигурационной изомерии: геометрическую ( цис-, трансизомерию) и оптическую изомерию. Стереоизомеры, отличающиеся друг от друга расположением заместителей по отношению к плоскости двойной связи или цикла, называются геометрическими изомерами.

ЦИС- И ТРАНС-ИЗОМЕРЫ