Traven__39__39_Organicheskaya_khimia_39_ _39__Tom_1 (1125750), страница 22
Текст из файла (страница 22)
!Снз)зМнзс) + 14аон но 7, СеНзСООН + Санзснзона н,о Я. Санзсоон + СанзОХа = о 1о н,о 9.; у МНэСНз С1 + !Чаон 1О. (Д ОХа + Соз + Нзо Задача 1.33. Выберите из перечисленных ниже частиц кислоты Льюиса н основания Льюиса; Ю а в а) гСС1з 6) Гяиа в) Вгз г) 2пс1з д):О(СзНз)з е):СС1з ж) гб!СНз)з )29 Задачи Задача 1.34. Завершите уравнения реакций, проставьте НЭП, укажлте заряды на атомах в продуктах реакций: 1. (Снз)гХН + ВГз 2. С НзОСзНз + ВГз 3.
Вгз + ЕеВгз 4 СНзСНзр + ВЕз 5, СНзСНзС) + А1С1з Задача 1.35. Расположите частицы по возрастанию их устойчивости, Дайте объяснения. е СНз=СН вЂ” С вЂ” СНз 1 СН о а) СНзСНз С СНз СН, о Снз-Снз-СН вЂ” СНз ! СН, б) СНз=СН вЂ” СН, СН,— СН вЂ” СН, СН,— С вЂ” СН, СН, СНз о ооО СНз — СН вЂ” Н Оо 1з) СНз СН СНз н СНз-СНз Задача 1.37. Завершите уравнения реакций, проставьте НЭП, укажите заряды на атомах в продуктах реакций: 1.
СНзСНзВг + ВпВгз 2. СНзВг + РеВгз 3. С! С) + Еес1з Задача 1.38. Расположите частицы по возрастанию их устойчивости. Дайте объяснения. о б) СН,=СН вЂ” СН, о а) СНз — СН вЂ” СНз н в) СНз СНз СНз Задача 1.39. Покахсите заполнение злектронами МО катион- и анион-радикалов следующих соединений; а) пропилена, б) винилхлорида, в) бутадиена, г) толуола, д) стирола, е) нафталина,ж) хлорбензола,з) анилина, и) фурана. Какая МО определяет взаимодействие указанных соединений с нуклсофилами, а какая— с злектрофилами в орбитально-контролируемых реакциях? По данным табл. 1.10 определите значения «жесткости» молекул названных соединений. 9-1920 Задача 1.36. Названные ниже соединения классифицируйте как кислоту нлн основание в соответствии с теориями Бренстеда н Льюиса.
а) Этиламин, б) хлорнд алюминия, в) хлорнд аммония, г) метанол. д] РеС1, е) СН СН„СООН, ж) фенол. з) анилин, и) ацетон, к) нитрометан, л) ацетилен. 130 Глана Д Природа коаалснтной сиязи. Злсктронныс аффекты Кислоты и основания Задача К40. Прсдскажитс гсоистричсску~о форчу сладу«илия частил: О и е е о а) ВРз б) СНС)а а) Н вЂ” С вЂ” Н г) НС)т' д) МНа с) СНз ж) СН1 1.15. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Этот раздел открывает дополнительные разделы учебника. Как уже отмечалось в предисловии «От авторая, знакомясь с дополнительными разделами, читатель входит в круг проблем смежных естественных наук и технологий, в решении которых методы органической химии имеют важное значение и которые, в свою очередь, определяют направления развития современной органической химии. В качестве смежных естественных наук рассматриваются прежде всего биологические науки, а в качестве смежных технологий — технология материалов.
Особое внимание уделяется взаимодействию органической химии и биологии. В целом, отношения между органической химией и биологией можно сравнить с отношениями, сложившимися между органической химией и физикой. ГГодобно тому, как физика (включая квантовую механику) является основой понимания фундаментальных свойств, реакций и спектрального поведения органических соединений, так и органическая химия на молекулярном уровне формирует понимание сложных биологических процессов, связанных с обменом энергии, метаболизмом, молекулярным узнаванием и воспроизведением биологических субстратов. Й.
Берцелиус оказался неправ, провозгласив, что источником органических соединений могут быть только живые организмы. Однако он гениально предчувствовал неразрывную связь двух естественных наук — органической химии и биологии. Взаимодействие этих наук плодотворно для обеих сторон. Органическая химия помогает раскрывать «секреты» жизни, а методы и технологии, которые «придуманы» природой, оказываются полезными в органической химии (как и во многих других приложениях человеческих знаний). Возможно, наиболее характерный пример успешного проникновения в тайны живой материи методами химии и биологии дают результаты изучения «работыа ферментов.
Ученые не только разгадали секреты этих уникальных биологических катализаторов, но и создали искусственные ферменты с целью их дальнейшего применения для активирования традиционных реакций органического синтеза. Ферменты — биологические субстраты; с помощью ферментов химические реакции в живых системах совершаются в миллиарды раз быстрее и эффективнее, чем химические реакции в лабораторных условиях. Принципиальная схема механизма действия фермента заключается в следующем.
Фермент, находящийся внутри живой клетки или прикрепленный к стенке (мембране) клетки, способен специфически связывать моле- 131 Ь15. Органическая химия н жизнь кулы соответствующих реагентов н формировать из них реакционный комплекс. Молекулам реагентов, активированным н сближенным до необходимых расстояний, не остается ничего, кроме быстрого и эффективного взаимодействия.
Образовавшийся в результате реакции продукт неспособен к специфическому связыванию с ферментом и покидает его. Фермент как истинный катализатор готов к взаимодействию с новыми молекулами исходных реагентов. Сложность структуры фермента и, в частности, его насыщенность функциональными группами обусловливают высокую селектнвность соответствующих реакций. Как правило, каждый фермент предназначен для катализа определенной реакции; — гидролазы — для гидролиза сложных эфиров, амидов, ацеталей и других, способных к гидролизу соединений; — оксидазы — для реакций окисления; — редуктазы — для реакций восстановления; — изомеразы — для реакций изомеризацпн; — альдолазы — для реакций альдольной конденсации и т.
д. Конечно, принципиальная схема действия фермента, изложенная выше, крайне упрощена, Как правило, для реализации своего каталитического эффекта ферменты нуждаются в содействии. Такое содействие ферментам могут оказывать ионы металлов (их называют кофакторами; они присутствуют в организме в крайне незначительных количествах в качестве микроэлементов) или сложные органические вещества, называемые коферментпми. Как правило, коферментной активностью обладают, например, витамины. Поскольку основное содержание главы 1 связано с изучением кислотно- основных реакций, то н в этом дополнительном разделе для рассмотрения избрана ферментативная реакция, включающая ряд кислотно-основных взаимодействий.
Речь идет о реакции, каталнзируемой ферментом под названием «карбоангидраза». Этот фермент каталнзнрует бзиохимнческгие реакции гидратации альдегидов, сложных эфиров, а также диоксида углерода. Жизненная важность этого фермента определяется тем, что он регулирует кислотность крови, а посредством этого (конечно, наряду с другими факторами) — интенсивность дыхательного процесса.
Конкретная реакция, которую катализирует карбоангидраза, представляет собой равновесное превращение воды и диоксида углерода в угольную кислоту. о е НзО + СОз НзСОз НСОз ь Н Именно эта реакция используется организмом для удаления из клеток углекислого газа, образовавшегося в них в результате жизнедеятельности. Некатализируемая гпдратация СОз протекает слишком медленно, чтобы обеспечивать его эффективный транспорт от тканей к легким. Активность же карбоангидразы поражает воображение: одна молекула фермента катализирует каждую минуту гидратацию -3,6 10 молекул диоксида углерода. 132 Глава д природа ковалентноа связи. Злектронныс эффекты, кислоты и основания Принципиальная схема работы карбоангидразы заключается в следующем.
Карбоангидраза представляет собой белок, состоящий из фрагментов 260 аминокислот. Молекула воды теряет протон на активном участке фермента, который выступает как основание. При этом образуется сопряженное основание — гидроксид-ион, который присоединяется к молекуле диоксида углерода точно так же, как это происходит в реакциях гидроксид-иона с другими карбонильными соединениями. По существу, это присоединение представляет собой кислотно-основную реакцию Льюиса. Кислотность воды, однако, не столь высока, чтобы протон от нее легко было бы оторвать.
Поэтому карбоангидраза нуждается в помощи. Эту помощь ей оказывает кофактор — один нз микроэлементов, присутствующих в организме, а именно ион 7п~е. Как кислота Льюиса он координируется по атому кислорода молекулы воды и существенно облегчает тем самым отрыв протона активным участком карбоангидразы. На модельных реакциях было определено влияние иона цинка как кофактора. Этот ион увеличивает скорость реакции гидратации карбоиильного соединения более чем в 6 мли раз по сравнению с некатализируемой реакцией. .Глава 2. АЛКАНЫ Тиблгггсо 2д. Общая классиф икация углеводородоа Грунщ угисыанрнанн Ннсмщснныс — нсиисмщсииыс Аниилнчссинс — ггнкинчссиис Алканы Циклоалканы Алкены Циклоалкены Алкины Алкадиены Насыщенные Насыщенные Ненасыщенные Ациклические Циклические Ациклические Циклические Ациклические Ациклические Циклические Ненасыщенные Ненасыщенные Ненасыщенные Ненасыщенные Ароматические (ареныу Молекулы углеводородов состоят только из углерода и водорода.
Углеводороды наиболее многочисленны среди других классов органических соединений. Их подразделяют на алифатические и промптические углеводороды. Эта классификация сложилась в Х1Х в., когда органические соединения получали преимущественно из природных источников. Часть из них выделяли из жиров и масел; такие соединения называли жирными, или алнфатическими (от греческого слова «а1!урйа㻠— жир).
Другие соединения отличались особым запахом, их назвали ароматическими. В зависимости от принадлежности к ряду (ациклические — циклические) и наличия кратных связей углеводороды классифицируют по группам. Наиболее важные группы перечислены в табл. 2.1. Глава «Алканы» является первой во всех курсах органической химии. Это не только дань традиции. Для этого имеются объективные причины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
