Введение в биоорганическую химиюю измерия

Предмет и задачи биоорганической химии

Биоорганическая химия изучает строение и свойства
веществ,

Принципы классификации и номенклатуры органических соединений

Основные классификационные признаки:
- строение углеродной цепи;
-

Органические соединения

Линейные

Циклические

Предель-
ные

Непредель-
ные

Карбоцикли- ческие

Гетероцикли- ческие

I. В зависимости от строения углеродной

II. В зависимости от природы функциональной группы
производные углеводородов делят на

Классификационные признаки реакций
в органической химии

Химические реакции – процессы, в результате

II. По способу разрыва связей:

Реакции

Гомолитические
(радикальные)

Гетеролитические
(ионные)

Синхронные
(согласованные)

При радикальных реакциях происходит

При ионных реакциях происходит гетеролитический раз- рыв связи (гетеролиз) с образованием ионов:

В

Субстрат – органическое вещество, подвергающееся изме- нению в ходе химической реакции

Реагент –

III. По числу частиц, принимающих участие в
элементарной стадии

Реакции

Мономолекулярные
например,

IV. По конечному результату

4. Перегруппировки (изомеризации)
5. Реакции окисления, восстановления
6. Кислотно-основные взаимодействия
7.

Структура и пространственное строение
молекул. Виды изомерии.

Явление существования индивидуальных химических
соединений,

Изомерия

Структурная

Пространственная

Изомерия
скелета

Изомерия
положения:
-функц.группы;
-кратной связи

Изомерия функц.группы

Межклассовая

Таутомерия

Конформа-
ционная

Конфигура-
ционная

Оптичес- кая

Геометри-
ческая

Структурная изомерия Алканы

С5Н12 – 3 изомера (д/задание!)

Алкены

С4H8

СН2=СН−СН2−СН3

СН3−СН=СН−СН3

изомеры
положения

СН2=С−СН3

СН3

изомеры
скелета

Арены

этилбензол орто- мета- пара-
1,2- 1,3- 1,4-

ксилолы (диметилбензолы)

С8Н10

С5Н8 – 3 изомера

Стереохимия – наука о пространственном
строении молекул

Конформация – произвольное расположе-
ние атомов молекулы

Алканы
sp3-гибридизация

Конформационная изомерия

Конформации этана

I

II

Е, кДж

ϕ

00 600 1200 1800 2400

I

I

II

II

II

12 кДж

Конформации бутана

I

II

III

IV

Зигзагообразная конформация

бутановый фрагмент

ПАВ

Конформации этанового (бутанового)
фрагмента в биоструктурах

1. Жирные кислоты. Липиды.

Липидный бислой

стеарат

пальмитат

Цепь н-алкана

Мембрана

2. Холин

3. Конформации ацетилхолина (медиатора
нервных импульсов) и фосфорилхолина
(отравляющего вещества)

ацетилхолин

фосфорилхолин

Конформации циклоалканов

Циклопентан

Циклогексан

Конфигурационная изомерия

Оптическая
(зеркальная)
изомерия

Геометрическая
изомерия

ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ

1874 г. – Введение концепции асимметрического
атома

Такие структуры называются хиральными
(«хирос» - рука, хирургия – «рукоделие»).

Простейший случай

A

B

C

D

D

C

B

A

энантиомеры

*

*

Примеры энантиомеров:

Две руки, две перчатки, два башмака,
две спирали, два ключа

D-аланин

L-аланин

Количество энантиомеров = 2n, где n – число
асимметрических атомов углерода

n =

Свойства энантиомеров

1) Химические

Энантиомеры идентичны в большинстве
свойств, исключая те, что проявляются под
влиянием

Это свойство – оптическая активность.
Измеряется с помощью приборов -
поляриметров или спектрополяриметров

Левовращающий

энантиомеры

Активный центр фермента

а) Энантиомеры различаются взаимодействием
с ферментами, молекулы которых хиральны

(-)-сарколизин оказывает противоопухолевое
действие, а (+)-изомер - неактивен и др.

в)

Изображение и номенклатура энантиомеров

Формулы (проекции) Фишера

Абсолютная конфигурация

L(-)-Глицерино-
вый альдегид

D(+)-Глицерино-
вый альдегид

Правило: углеродная цепь

R,S – номенклатура
(более современная)

1- самый старший, 4 - младший

Молекулу рас-
сматривают со

Диастереомеры – такие оптические изомеры,
которые не являются энантиомерами (у них
конфигурация одного

Причина существования геометрической
изомерии – невозможность свободного
вращения вокруг двойной связи или вокруг
σ-связей,

Геометрическая изомерия алкенов
и циклоалканов

Цис- Транс-
бутены-2

цис- транс-
1,2-диметилциклогексаны

Кресло и ванна посто-
янно переходят друг
в друга, поэтому
усредненная конфор-
мация- плоскость,

В общем случае (когда все 4 заместителя – разные) используется E,Z-изомерия

Если

Медико-биологическое значение
геометрической изомерии

1. 9,10-Октадеценовые кислоты

олеиновая (цис-) (в организме!)

элаидиновая (транс-)
(отсутствует

цис,цис

цис,транс

2.

3.

рецептор

Физиологически активное
вещество

неактивный изомер

цис,транс

цис,цис