Какво е биоорганична химия. Биоорганична химия при студенти по медицина

План 1. Предмет и значение биоорганична химия 2. Класификация и номенклатура на органични съединения 3. Методи за изобразяване на органични молекули 4. Химическа връзка в биоорганични молекули 5. Електронни ефекти. Взаимното влияние на атомите в молекулата 6. Класификация на химичните реакции и реагентите 7. Концепцията за механизмите на химичните реакции 2

Предметът на биоорганичната химия 3 Биоорганичната химия е независим раздел химическа наукакойто изучава структурата, свойствата и биологичните функции на химичните съединения от органичен произход, които участват в метаболизма на живите организми.

Обектите на изследване на биоорганичната химия са нискомолекулни биомолекули и биополимери (протеини, нуклеинови киселини и полизахариди), биорегулатори (ензими, хормони, витамини и други), естествени и синтетични физиологично активни съединения, включително лекарства и вещества с токсични ефекти. Биомолекули - биоорганични съединения, които са част от живите организми и са специализирани за образуване на клетъчни структури и участие в биохимични реакции, формират основата на метаболизма (метаболизма) и физиологичните функции на живите клетки и многоклетъчните организми като цяло. 4 Класификация на биоорганични съединения

Метаболизмът е набор от химични реакции, които протичат в тялото (in vivo). Метаболизмът се нарича още метаболизъм. Метаболизмът може да протича в две посоки - анаболизъм и катаболизъм. Анаболизмът е синтез в тялото сложни веществаот сравнително прости. Консумира енергия (ендотермичен процес). Катаболизъм - напротив, разграждането на сложни органични съединения на по -прости. Той се осъществява с освобождаването на енергия (екзотермичен процес). Метаболитните процеси протичат с участието на ензими. Ензимите играят ролята на био катализатори в организма. Без ензими биохимичните процеси или изобщо няма да протичат, или ще протичат много бавно и тялото няма да може да поддържа живота. 5

Биоелементи. Съставът на биоорганичните съединения, в допълнение към въглеродните атоми (С), които формират основата на всяка органична молекула, включва също водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (Р) и сяра (S) . Тези биоелементи (органогени) са концентрирани в живи организми в количество, което е над 200 пъти по -високо от съдържанието им в неодушевени обекти. Отбелязаните елементи представляват над 99% от елементарния състав на биомолекулите. 6

Биоорганичната химия възникна от дълбините на органичната химия и се основава на нейните идеи и методи. В историята на развитието на органичната химия се определят следните етапи: емпиричен, аналитичен, структурен и съвременен. Периодът от първото запознаване на човек с органични вещества до края на XVIII век се счита за емпиричен. Основният резултат от този период е, че хората осъзнават важността на елементарния анализ и създаването на атомни и молекулни тегла... Теорията на витализма - жизнена сила (Берцелий). Аналитичният период продължава до 60 -те години на XІX век. Той бе белязан от факта, че от края на първата четвърт на XIII век бяха направени редица обещаващи открития, които нанесоха съкрушителен удар по виталистката теория. Първият в този ред беше ученикът на Берцелиус, немският химик Вьолер. Той прави редица открития през 1824 г. - синтеза на оксалова киселина от цианоген: (CN) 2 HOOC - COOH стр. - синтез на карбамид от амониев цианат: NH 4 CNO NH 2 - C - NH 2 O 8

През 1853 г. К. Джерард разработва "теория на типовете" и я използва за класифициране на органични съединения. Според Джерард, по -сложните органични съединения могат да бъдат произведени от следните основни четири видаВещества: НННН тип ВОДОРОД НННН О тип ВОДА Н Cl тип ВОДОРОД ХЛОРИД НННННН N тип АМОНИЯ От 1857 г. по предложение на Ф.А.

Основните положения на теорията за структурата на органичните съединения (1861) 1) атомите в молекулите са свързани помежду си чрез химични връзки в съответствие с тяхната валентност; 2) атоми в молекули органична материяса свързани помежду си в определена последователност, която определя химическа структура(структура) на молекулата; 3) свойствата на органичните съединения зависят не само от броя и естеството на съставните им атоми, но и от химичната структура на молекулите; 4) в органичните молекули има взаимодействие между атомите, свързани както помежду си, така и несвързани; 5) химическата структура на веществото може да бъде определена в резултат на изучаване на неговите химични трансформации и обратно, чрез структурата на веществото, неговите свойства могат да бъдат характеризирани. десет

Основните положения на теорията за структурата на органичните съединения (1861) Структурната формула е изображение на последователността от връзки на атомите в молекулата. Брутната формула е CH 4 O или CH 3 OH Структурна формула Опростените структурни формули понякога се наричат ​​рационална молекулна формула - формулата на органично съединение, която показва броя на атомите на всеки елемент в молекулата. Например: С 5 Н 12 - пентан, С 6 Н 6 - бензин и др. единадесет

Етапи на развитие на биоорганичната химия Като отделна област на знания, която съчетава концептуалните принципи и методологията на органичната химия от една страна и молекулярната биохимия и молекулярна фармакологияот друга страна, биоорганичната химия се формира през годините на ХХ век въз основа на развитието на химията на естествените вещества и биополимерите. Съвременната биоорганична химия е придобила фундаментално значение благодарение на произведенията на W. Stein, S. Moore, F. Senger (анализ на аминокиселинния състав и определяне на първичната структура на пептиди и протеини), L. Pauling и H. Astbury ( изясняване на структурата на спиралата и структурата и тяхното значение при изпълнението биологични функциипротеинови молекули), Е. Чаргафа (дешифриране на особеностите на нуклеотидния състав на нуклеинови киселини), Дж. Уотсън, о. Крик, М. Уилкинс, Р. Франклин (установяване на законите на пространствената структура на молекулата на ДНК), Г. Корани (химичен синтез на ген) и др. четиринадесет

Класификация на органичните съединения според структурата на въглеродния скелет и естеството на функционалната група Огромен брой органични съединения подтикнаха химиците да ги класифицират. Класификацията на органичните съединения се основава на две класификационни характеристики: 1. Структурата на въглеродния скелет 2. Характерът на функционалните групи Класификация по метода на структурата на въглеродния скелет: 1. Ациклични (алкани, алкени, алкини, алкадиени ); 2. Цикличен 2.1. Карбоциклични (алициклични и ароматни) 2.2. Хетероциклични 15 Ациклични съединения също се наричат ​​алифатни. Те включват вещества с отворена въглеродна верига. Ацикличните съединения се разделят на наситени (или наситени) Cn H 2n + 2 (алкани, парафини) и ненаситени (ненаситени). Последните включват алкени Cn H 2n, алкини C n H 2n -2, алкадиени C n H 2n -2.

16 Цикличните съединения съдържат пръстени (цикли) в своите молекули. Ако циклите включват само въглеродни атоми, тогава такива съединения се наричат ​​карбоциклични. От своя страна карбоцикличните съединения се делят на алициклични и ароматни. Алицикличните въглеводороди (циклоалкани) включват циклопропан и неговите хомолози - циклобутан, циклопентан, циклохексан и т.н. Ако в допълнение към въглеводорода в цикличната система са включени и други елементи, тогава такива съединения се означават като хетероциклични.

Класификация по естеството на функционалната група Функционалната група е атом или група от атоми, свързани по определен начин, чието присъствие в молекула на органично вещество определя характерни свойстваи неговата принадлежност към един или друг клас съединения. Според броя и хомогенността на функционалните групи, органичните съединения се делят на моно-, поли- и хетерофункционални. Веществата с една функционална група се наричат ​​монофункционални, с няколко идентични функционални групи, полифункционални. Съединенията, съдържащи няколко различни функционални групи, са хетеро функционални. Важно е съединенията от същия клас да се комбинират в хомоложни серии. Хомоложната серия е поредица от органични съединения със същите функционални групи и същата структура, всеки представител на хомоложната серия се различава от предишната с постоянна единица (CH 2), която се нарича хомоложна разлика. Членовете на хомоложния ред се наричат ​​хомолози. 17

Номенклатурни системи в органичната химия - тривиални, рационални и международни (IUPAC) Химическа номенклатура набор от имена на отделни химични вещества, техните групи и класове, както и правилата за съставяне на техните имена.Химична номенклатура набор от наименования за отделни химични вещества, техните групи и класове, както и правилата за съставяне на техните наименования. Тривиалната (историческа) номенклатура е свързана с процеса на получаване на вещества (пирогалолът е продукт на пиролиза на галова киселина), източника на произход, от който е получен (мравчена киселина) и т.н. Тривиалните наименования на съединения са широко използвани в химията на естествени и хетероциклични съединения (цитрал, гераниол, тиофен, пирол, хинолин и др.) Тривиалната (историческа) номенклатура е свързана с процеса на получаване на вещества (пирогалолът е продукт на пиролиза на галова киселина), източник на произход, от който е получена (мравчена киселина) и др. Тривиални наименования на съединения са широко използвани в химията на естествени и хетероциклични съединения (цитрал, гераниол, тиофен, пирол, хинолин и др.). Рационалната номенклатура се основава на принципа на разделяне на органичните съединения на хомоложни серии. Всички вещества в определена хомоложна серия се считат за производни на най -простия представител на дадена серия - първото или понякога второто. По -специално, за алкани - метан, за алкени - етилен и др. Рационалната номенклатура се основава на принципа за разделяне на органичните съединения на хомоложни серии. Всички вещества в определена хомоложна серия се считат за производни на най -простия представител на дадена серия - първото или понякога второто. По -специално, за алкани - метан, за алкени - етилен и др. осемнадесет

Международна номенклатура (IUPAC). Правилата на съвременната номенклатура са разработени през 1957 г. на 19 -ия конгрес на Международния съюз по чиста и приложна химия (IUPAC). Радикално функционална номенклатура. Тези имена се основават на името на функционалния клас (алкохол, етер, кетон и др.), Който е предшестван от имената на въглеводородни радикали, например: алилхлорид, диетилов етер, диметил кетон, пропилов алкохол и др. Заместваща номенклатура. Правила за номенклатурата. Основната структура е структурен фрагмент от молекула (молекулен гръбнак), който стои в основата на името на съединение, основната въглеродна верига от атоми за алициклични съединения, за карбоциклични съединения - цикъл. 19

Химическа връзка в органични молекули Химическа връзка - явлението взаимодействие на външните електронни обвивки (валентни електрони на атомите) и ядрата на атомите, причиняващо съществуването на молекула или кристал като цяло. По правило атомът, приемайки, дарявайки електрон или образувайки обща електронна двойка, има тенденция да придобива конфигурация на външната електронна обвивка, подобна на тази на инертните газове. Органичните съединения се характеризират със следните видове химични връзки: - йонна връзка - ковалентна връзка- донор- акцепторна връзка- водородна връзка Има и някои други видове химични връзки (метални, едноелектронни, двуелектронни трицентрови), но те практически не се срещат в органичните съединения. двайсет

Видове връзки в органични съединения Най -характерната за органичните съединения е ковалентната връзка. Ковалентната връзка е взаимодействието на атомите, което се осъществява чрез образуване на обща електронна двойка. Този тип връзка се образува между атоми, които имат сравними стойности на електроотрицателност. Електроотрицателността е свойство на атома, показващо способността да привлича електрони към себе си от други атоми. Ковалентната връзка може да бъде полярна или неполярна. Между атомите със същата стойност на електроотрицателност възниква неполярна ковалентна връзка

Видове връзки в органични съединения Ковалентна полярна връзка се образува между атоми, които имат различни стойности на електроотрицателност. V този случайсвързаните атоми придобиват частични заряди δ + δ + δ-δ- Специален подтип на ковалентните връзки е донорно-акцепторната връзка. Както в предишните примери, този тип взаимодействие се дължи на наличието на обща електронна двойка, но последното се осигурява от един от атомите, образуващи връзката (донор) и се приема от друг атом (акцептор) 24

Видове връзки в органични съединения Между атомите се образува йонна връзка, която се различава значително по своите стойности на електроотрицателност. В този случай електронът на по -малко електроотрицателния елемент (често метал) се прехвърля напълно към по -електроотрицателния елемент. Този преход на електрон предизвиква появата на положителен заряд в по -малко електроотрицателен атом и отрицателен в по -електроотрицателен. Така се образуват два йона с противоположни заряди, между които има електровалентно взаимодействие. 25

Видове връзки в органични съединения Водородната връзка е електростатично взаимодействие между водороден атом, който е свързан със силно полярна връзка, и електронните пари на кислород, флуор, азот, сяра и хлор. Този тип взаимодействие е доста слабо взаимодействие. Водородната връзка може да бъде междумолекулна и вътремолекулна. Междумолекулна водородна връзка (взаимодействие между две молекули етилов алкохол) Вътремолекулна водородна връзка в салицилов алдехид 26

Химическо свързване в органични молекули Съвременната теория за химическо свързване се основава на квантово -механичния модел на молекула като система, състояща се от електрони и атомни ядра. Основната концепция на квантовомеханичната теория е атомната орбитала. Атомната орбитала е частта от пространството, в която вероятността да се намерят електрони е максимална. Следователно връзката може да се разглежда като взаимодействие („припокриване“) на орбитали, които носят един електрон с противоположни завъртания. 27

Хибридизация атомни орбиталиСпоред квантовомеханичната теория броят на ковалентните връзки, образувани от атом, се определя от броя на едноелектронните атомни орбитали (броя на несдвоените електрони). Въглеродният атом в основно състояние има само два несдвоени електрона, но възможният преход на електрон от 2s на 2 pz причинява образуването на четири ковалентни връзки. Състоянието на въглероден атом, в което той има четири несдвоени електрона, се нарича "възбуден". Въпреки факта, че орбиталите на въглерода не са равни, известно е, че образуването на четири еквивалентни връзки е възможно поради хибридизацията на атомните орбитали. Хибридизацията е явление, при което един и същ брой орбитали с еднаква форма и брой се образуват от няколко различни по форма и близки по енергийни орбитали. 28

Хибридни състояния на въглероден атом в органични молекули ПЪРВО ХИБРИДНО СЪСТОЯНИЕ Атомният атом е в sp 3 -хибридизационно състояние, образува четири σ-връзки, образува четири хибридни орбитали, които са подредени под формата на тетраедър (ъгъл на връзка) σ-връзка 31

Хибридни състояния на въглероден атом в органични молекули ВТОРО ХИБРИДНО СЪСТОЯНИЕ Атомът С е в sp 2 -хибридизиращо състояние, образува три σ -връзки, образува три хибридни орбитали, които са подредени под формата на плосък триъгълник (ъгъл на връзка 120) σ-връзка π-връзка 32

Хибридни състояния на въглероден атом в органични молекули ТРЕТО ХИБРИДНО СЪСТОЯНИЕ Атомът С е в състояние на sp-хибридизация, образува две σ-връзки, образува две хибридни орбитали, които са подредени в линия (ъгъл на връзка 180) σ-връзки π- облигации 33

Характеристики на химическите връзки POLING скала: F-4,0; О - 3,5; Cl - 3,0; N 3.0; Br 2,8; S - 2,5; С-2,5; Н-2.1. разлика 1.7

Характеристики на химическите връзки Поляризацията на една връзка е промяна в електронната плътност под въздействието на външни фактори. Поляризацията на една връзка е степента на подвижност на електроните. С увеличаване на атомния радиус поляризацията на електроните се увеличава. Следователно поляризацията на въглерод-халогенната връзка се увеличава, както следва: C-F

Електронни ефекти. Взаимно влияние на атомите в молекула 39 Според съвременните теоретични концепции реактивността на органичните молекули е предопределена от изместването и подвижността на електронните облаци, които образуват ковалентна връзка. В органичната химия се разграничават два вида електронни измествания: а) електронни измествания, възникващи в системата на -връзки, б) електронни измествания, предавани от системата на -връзки. В първия случай се осъществява така нареченият индуктивен ефект, във втория-мезомерният ефект. Индуктивният ефект е преразпределението на електронната плътност (поляризация) в резултат на разликата в електроотрицателността между атомите на молекулата в системата на връзката. Поради незначителната поляризуемост на -връзките, индуктивният ефект бързо отшумява и след 3-4 връзки почти не се появява.

Електронни ефекти. Взаимното влияние на атомите в молекула 40 Концепцията за индуктивния ефект е въведена от К. Инголд, който също въвежда обозначенията: –I-ефект в случай на намаляване на електронната плътност от заместителя + I-ефект в случай на увеличаване на електронната плътност от заместващите алкилови радикали (СН 3, С 2 Н 5 - и т.н.). Всички други заместители, свързани с въглерод, имат отрицателен индуктивен ефект.

Електронни ефекти. Взаимното влияние на атомите в молекула 41 Мезомерният ефект е преразпределението на електронната плътност по конюгирана система. Конюгираните системи включват молекули на органични съединения, в които се редуват двойни и единични връзки, или когато атом е поставен до двойната връзка, която има несподелена двойка електрони в р-орбиталата. В първия случай се осъществява - конюгация, а във втория - p, - спрежение. Свързаните системи се предлагат с отворена и затворена интерфейсна верига. Примери за такива съединения са 1,3-бутадиен и бензин. В молекулите на тези съединения въглеродните атоми са в състояние на sp 2 -хибридизация и поради нехибридни р-орбитали образуват β-връзки, които се припокриват помежду си и образуват един електронен облак, т.е. протича конюгацията.

Електронни ефекти. Взаимно влияние на атомите в молекула 42 Има два вида мезомерен ефект - положителен мезомерен ефект (+ М) и отрицателен мезомерен ефект (-М). Заместителите, осигуряващи р-електрони на конюгираната система, показват положителен мезомерен ефект. Те включват: -O, -S -NH2, -OH, -OR, Hal (халогени) и други заместители, които имат отрицателен заряд или самотна двойка електрони. Отрицателен мезомерен ефект е характерен за заместителите, които изтеглят електронната плътност от конюгираната система. Те включват заместители, имащи множество връзки между атоми с различна електроотрицателност: - N02; -SO3H; > С = О; -UNON и други. Мезомерният ефект се отразява графично от огъната стрелка, която показва посоката на изместване на електроните.За разлика от индукционния ефект, мезомерният ефект не се гаси. Той се предава изцяло през системата, независимо от дължината на съединителната верига. С = О; -UNON и други. Мезомерният ефект се отразява графично от огъната стрелка, която показва посоката на изместване на електроните.За разлика от индукционния ефект, мезомерният ефект не се гаси. Той се предава изцяло през системата, независимо от дължината на съединителната верига. ">

Видове химични реакции 43 Химическата реакция може да се разглежда като взаимодействие на реагент и субстрат. В зависимост от метода на разкъсване и образуване на химическа връзка в молекулите, органичните реакции се разделят на: а) хомолитични б) хетеролитични в) молекулярни Хомолитични или свободнорадикални реакции се причиняват от разцепване на хомолитична връзка, когато всеки атом има по един електрон, тоест, образуват се радикали ... Хомолитично разкъсване възниква, когато високи температури, действието на квант светлина или катализа.

Хетеролитичните или йонните реакции протичат по такъв начин, че двойка свързващи електрони остава близо до един от атомите и се образуват йони. Частица с електронна двойка се нарича нуклеофилна и има отрицателен заряд (-). Частица без електронна двойка се нарича електрофилна и има положителен заряд (+). 44 Видове химични реакции

Механизъм химическа реакция 45 Реакционен механизъм е набор от елементарни (прости) етапи, които съставляват дадена реакция. Реакционният механизъм най -често включва следните етапи: активиране на реагента с образуване на електрофил, нуклеофил или свободен радикал. Като правило е необходим катализатор за активиране на реагента. Във втория етап активираният реагент взаимодейства със субстрата. В този случай се образуват междинни частици (междинни съединения). Последните включват -комплекси, -комплекси (карбокатиони), карбаниони, нови свободни радикали. В последния етап добавянето или елиминирането на някои частици към (от) междинното съединение, образувано на втория етап, става с образуването на крайния продукт на реакцията. Ако реагентът генерира нуклеофил при активиране, това е - нуклеофилни реакции... Те са маркирани с буквата N - (в индекса). Когато реагентът генерира електрофил, реакциите са електрофилни (Е). Същото може да се каже и за реакциите на свободни радикали (R).

Нуклеофилите са реагенти с отрицателен заряд или атом, обогатен с електронна плътност: 1) аниони: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal -и други аниони; 2) неутрални молекули с самотни двойки електрони: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH и други; 3) молекули с излишна електронна плътност (с - връзки). Електрофилите са реагенти с положителен заряд или атом, изчерпан с електронна плътност: 1) катиони: Н + (протон), НSO 3 + (сероводороден йон), NO 2 + (нитрониев йон), NO (нитрозониев йон) и други катиони ; 2) неутрални молекули с вакантна орбитала: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (киселини на Луис), SO 3; 3) молекули с изчерпана електронна плътност върху атома. 46

49

50

51

52

Биоорганичната химия е наука, която изучава структурата и свойствата на веществата, участващи в жизнените процеси, в пряка връзка със знанието за техните биологични функции.

Биоорганичната химия е науката, която изучава структурата и реактивността на биологично значимите съединения. Предмет на биоорганичната химия са биополимерите и биорегулаторите и техните структурни елементи.

Биополимерите включват протеини, полизахариди (въглехидрати) и нуклеинови киселини. Тази група включва и липиди, които не са спирали, но обикновено са свързани с други биополимери в организма.

Биорегулаторите са съединения, които химически регулират метаболизма. Те включват витамини, хормони, много синтетични съединения, включително лечебни вещества.

Биоорганичната химия се основава на идеите и методите на органичната химия.

Без познаване на общите закони на органичната химия е трудно да се изучава биоорганичната химия. Биоорганичната химия е тясно свързана с биологията, биологична химия, медицинска физика.

Наборът от реакции, протичащи в условията на тялото, се нарича метаболизъм.

Веществата, образувани по време на метаболитния процес, се наричат ​​- метаболити.

Метаболизмът има две направления:

Катаболизмът е реакцията на разпадане на сложните молекули на по -прости.

Анаболизмът е процес на синтезиране на сложни молекули от повече прости веществас консумация на енергия.

Терминът биосинтез се отнася до химическа реакция IN VIVO (в тялото), IN VITRO (извън тялото)

Има антиметаболити - конкуренти на метаболитите в биохимичните реакции.

Конюгацията като фактор за повишаване на стабилността на молекулите. Взаимно влияние на атомите в молекулите на органични съединения и методи за неговото пренасяне

Лекционен план:

Сдвояване и неговите видове:

p, p - спрежение,

r, p - спрежение.

Енергия на конюгацията.

Системи с отворена верига.

Витамин А, каротини.

Конюгация в радикали и йони.

Системи със затворена верига. Ароматност, критерии за ароматност, хетероциклични ароматни съединения.

Ковалентна връзка: неполярна и полярна.

Индуктивни и мезомерни ефекти. EA и ED са заместители.

Основният тип химични връзки в органичната химия са ковалентните връзки. В органичните молекули атомите са свързани чрез s и p връзки.

Атомите в молекулите на органични съединения са свързани чрез ковалентни връзки, наречени s и p връзки.

Единична s - връзка в SP 3 - хибридизирано състояние се характеризира с l - дължина (C -C 0,154 nm) Е -енергия (83 kcal / mol), полярност и поляризуемост. Например:

Двойна връзка е характерна за ненаситените съединения, при които освен централната s - връзка има и припокриване, перпендикулярно на s - връзката, което се нарича π -връзка).

Двойните връзки са локализирани, тоест електронната плътност обхваща само 2 ядра от свързаните атоми.

Най -често ще се справим свързанисистеми. Ако двойните връзки се редуват с единични връзки (и в общия случай, атом, свързан с двойна връзка, има р-орбитала, тогава р-орбитали на съседни атоми могат да се припокриват помежду си, образувайки обща система от р-електрони). Такива системи се наричат конюгирани или делокализирани ... Например: бутадиен-1,3

p, p - спрегнати системи

Всички атоми в бутадиен са в SP 2 - хибридизирано състояние и лежат в една и съща равнина (Pz - не е орбитален хибрид). Pz - орбитали са успоредни една на друга. Това създава условия за тяхното взаимно припокриване. Припокриване на Pz орбиталата възниква между С-1 и С-2 и С-3 и С-4, както и между С-2 и С-3, т.е. делокализиранковалентна връзка. Това се отразява в промяната в дължините на връзките в молекулата. Дължината на връзката между С-1 и С-2 се увеличава, а между С-2 и С-3 се съкращава, в сравнение с единична връзка.

l -C -C, 154 nm l C = C 0.134 nm

l С-N 1.147 nm l С = O 0.121 nm

r, p - спрежение

Пример за p, π конюгирана система е пептидна връзка.

r, p - спрегнати системи

Двойната връзка C = 0 се удължава до 0,124 nm спрямо обичайната дължина от 0,121, а връзката C - N става по -къса и става 0,132 nm в сравнение с 0,147 nm в обичайния случай. Тоест процесът на делокализация на електрони води до изравняване на дължините на връзките и намаляване на вътрешната енергия на молекулата. Въпреки това, ρ, p - конюгирането се случва в ациклични съединения, не само когато се редуват = връзки с единични C -C връзки, но и когато се редуват с хетероатом:

Атом X със свободна р-орбитала може да бъде разположен до двойната връзка. Най -често това са хетероатоми O, N, S и техните р -орбитали, взаимодействат с р - връзки, образувайки р, р - конюгация.

Например:

CH 2 = CH - O - CH = CH 2

Конюгирането може да се осъществи не само в неутрални молекули, но и в радикали и йони:

Въз основа на горното, в отворените системи, конюгацията възниква, когато следните условия:

Всички атоми, участващи в конюгираната система, са в SP 2 - хибридизирано състояние.

Рz - орбитали на всички атоми са перпендикулярни на равнината на s - скелета, тоест те са успоредни един на друг.

Когато се формира конюгирана многоцентрова система, дължините на връзките се подравняват. Тук няма "чисти" единични и двойни връзки.

Делокализацията на р-електроните в конюгираната система е придружена от освобождаване на енергия. Системата пада енергийно ниво, става по -стабилен, по -стабилен. Така че, образуването на конюгирана система в случай на бутадиен - 1,3 води до освобождаване на енергия в размер на 15 kJ / mol. Това се дължи на конюгирането, че стабилността на радикалите от йони от алиловия тип и тяхното разпространение в природата се увеличават.

Колкото по -дълга е веригата на конюгиране, толкова по -голямо е освобождаването на енергията на нейното образуване.

Това явление е доста широко разпространено в биологично важни съединения. Например:

Постоянно ще се срещаме с въпросите за термодинамичната стабилност на молекули, йони, радикали в хода на биоорганичната химия, които включват редица йони и молекули, широко разпространени в природата. Например:

Системи със затворена верига

Ароматност. В цикличните молекули при определени условияможе да възникне свързана система. Пример за p, p - конюгирана система е бензен, където p - електронен облак покрива въглеродни атоми, такава система се нарича - ароматен.

Придобиването на енергия поради конюгиране в бензен е 150,6 kJ / mol. Следователно бензолът е термично стабилен до температура от 900 o C.

Наличието на затворен електронен пръстен е доказано с ЯМР. Ако молекула бензол се постави във външно магнитно поле, се генерира индуктивен пръстен ток.

Така критерият за ароматност, формулиран от Хюкел, е:

молекулата има циклична структура;

всички атоми са в SP 2 - хибридизирано състояние;

има делокализирано р - електронна системасъдържащ 4n + 2 електрона, където n е броят на циклите.

Например:

Специално място в биоорганичната химия заема въпросът ароматност на хетероциклични съединения.

В цикличните молекули, съдържащи хетероатоми (азот, сяра, кислород), се образува единичен р-електронен облак с участието на р-орбитали на въглеродни атоми и хетероатом.

Петчленни хетероциклични съединения

Ароматната система се формира от взаимодействието на 4 р-орбитали на С и една орбитала на хетероатома, който съдържа 2 електрона. Шест р - електрони образуват ароматен скелет. Такава свързана система е електронно излишна. В пирола, N атомът е в SP 2 хибридизирано състояние.

Пиролът е компонент на много биологично важни вещества. Четири пиролови пръстена образуват порфин - ароматна система с 26 р - електрони и висока енергия на конюгиране (840 kJ / mol)

Структурата на порфина е част от хемоглобина и хлорофила

Шестчленни хетероциклични съединения

Ароматната система в молекулите на тези съединения се формира от взаимодействието на пет р-орбитали на въглеродни атоми и една р-орбитала на азотен атом. Два електрона на две SP 2 - орбитали участват в образуването на s - връзки с въглеродните атоми на пръстена. P-орбиталата с един електрон е включена в ароматния скелет. SP 2 - орбиталата с самотна двойка електрони лежи в равнината на s - скелета.

Електронната плътност в пиримидин е изместена до N, тоест системата е изчерпана с р - електрони, тя е с електронен дефицит.

Много хетероциклични съединения могат да съдържат един или повече хетероатоми

Ядрата на пирол, пиримидин, пурин са част от много биологично активни молекули.

Взаимно влияние на атомите в молекулите на органични съединения и методи за неговото пренасяне

Както вече беше отбелязано, връзките в молекулите на органични съединения се осъществяват поради s и p връзки, електронната плътност е равномерно разпределена между свързаните атоми само когато тези атоми са еднакви или близки по електроотрицателност. Такива връзки се наричат неполярен

CH 3 -CH 2 → CI полярна връзка

По -често в органичната химия се занимаваме с полярни връзки.

Ако електронната плътност се смеси към по -електроотрицателен атом, тогава такава връзка се нарича полярна. Въз основа на стойностите на енергията на връзката, американският химик Л. Полинг предлага количествена характеристика на електроотрицателността на атомите. Скалата на Полинг е показана по -долу.

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

Въглеродните атоми в различни състояния на хибридизация се различават по електроотрицателност. Следователно, s - връзката между SP 3 и SP 2 хибридизираните атоми - е полярна

Индуктивен ефект

Прехвърлянето на електронна плътност чрез механизма на електростатична индукция по веригата s-връзка се нарича индукция, ефектът се нарича индуктивнии се обозначава с J. Действието J, като правило, се разпада чрез три връзки, но близко разположените атоми изпитват доста силно влияниеблизък дипол.

Заместителите, изместващи електронната плътност по веригата от s - връзки в тяхната посока, проявяват -J - ефекта и обратно, + J ефекта.

Изолирана р - връзка, както и единичен р - електронен облак на отворена или затворена конюгирана система могат лесно да се поляризират под въздействието на ЕА и ЕД на заместители. В тези случаи индуктивният ефект се предава на р - връзката, следователно означава Jp.

Мезомерен ефект (ефект на конюгация)

Преразпределението на електронната плътност в конюгирана система под влияние на заместител, участващ в тази конюгирана система, се нарича мезомерен ефект(М-ефект).

За да може заместителят да влезе в самата конюгирана система, той трябва да има или двойна връзка (р, р -конюгация) или хетероатом с самотна двойка електрони (r, р -конюгация). М - ефектът се предава през конюгираната система без затихване.

Заместителите, които понижават електронната плътност в конюгираната система (изместена електронна плътност в тяхната посока) проявяват -М-ефекта, а заместителите, които увеличават електронната плътност в конюгираната система, проявяват + М-ефекта.

Електронни ефекти на заместители

Реактивността на органичните вещества до голяма степен зависи от естеството на J и M ефектите. Познаването на теоретичните възможности на действието на електронните ефекти дава възможност да се предскаже протичането на определени химични процеси.

Киселинно-алкални свойства на органични съединения Класификация на органичните реакции.

Лекционен план

Концепцията за субстрат, нуклеофил, електрофил.

Класификация на органичните реакции.

обратими и необратими

радикален, електрофилен, нуклеофилен, синхронен.

моно- и бимолекулярни

реакции на заместване

добавъчни реакции

елиминационни реакции

окисляване и редукция

киселинно-алкални взаимодействия

Реакциите са региоселективни, хемоселективни, стереоселективни.

Реакции на електрофилно прибавяне. Правилото на Морковников, принадлежност срещу Морковников.

Реакции на електрофилно заместване: ориентанти от 1 -ви и 2 -ри вид.

Киселинно-алкални свойства на органични съединения.

Киселинност и основност на Bronsted

Люисова киселинност и основност

Теория за твърдите и меки кисели и основи.

Класификация на органичните реакции

Систематизирането на органичните реакции дава възможност да се намали разнообразието от тези реакции до относително Голям бройвидове. Органичните реакции могат да бъдат класифицирани:

към: обратими и необратими

по естеството на промяната на връзките в субстрата и реагента.

Субстрат- молекула, която осигурява въглероден атом за образуване на нова връзка

Реагент- съединение, действащо върху субстрата.

Реакциите по естеството на промяната на връзките в субстрата и реагента могат да бъдат разделени на:

радикал R

електрофилен Е

нуклеофилен N (Y)

синхронни или последователни

SR реагиращ механизъм

Инициация

Растеж на веригата

Отворена верига

КЛАСИФИКАЦИЯ НА РЕЗУЛТАТА

Съответствието с крайния резултат от реакцията е:

А) реакции на заместване

Б) реакции на добавяне

В) елиминационни реакции

Г) прегрупиране

Г) окисляване и редукция

Д) киселинно-алкални взаимодействия

Има и реакции:

Региоселективен- за предпочитане протичане през един от няколко реакционни центъра.

Хемоселективен- предпочитаният ход на реакцията в една от свързаните функционални групи.

Стереоселективен- преференциално образуване на един от няколкото стереоизомера.

Реактивност на алкени, алкани, алкадиени, арени и хетероциклични съединения

Основата на органичните съединения са въглеводороди. Ще разгледаме само онези реакции, проведени при биологични условия и съответно не със самите въглеводороди, а с участието на въглеводородни радикали.

Включваме алкени, алкадиени, алкини, циклоалкени и ароматни въглеводороди като ненаситени въглеводороди. Обединяващият принцип за тях π е електронен облак. V динамични условиясъщо така органичните съединения са склонни да бъдат атакувани от Е +

Реакцията на взаимодействие за алкини и арени с реагенти води до различни резултати, тъй като в тези съединения различна природаπ - електронен облак: локализиран и делокализиран.

Започваме нашето разглеждане на реакционните механизми с реакции A E. Както знаем, алкените взаимодействат с

Реакционен механизъм на хидратация

Според правилото на Марковников - свързване на ненаситени въглеводороди с асиметрична структура на съединения с обща формула HX - водороден атом е прикрепен към най -хидрирания въглероден атом, ако заместителят е ED. При добавянето срещу Марковник, водородният атом се добавя към най-малко хидрогенирания, ако заместителят ЕА.

Реакциите на електрофилно заместване в ароматните системи имат свои собствени характеристики. Първата характеристика е, че са необходими силни електрофили, за да взаимодействат с термодинамично стабилна ароматна система, която по правило се генерира с помощта на катализатори.

Реакционен механизъм S E

ОРИЕНТИРАЩ ВЛИЯНИЕ
ДЕПУТАТ

Ако има заместител в ароматното ядро, то това задължително влияе върху разпределението на електронната плътност на пръстена. ED - заместители (ориентанти на 1 -ви ред) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - улесняват заместването в сравнение с незаместен бензен и насочват входящата група към орто и пара позиции. Ако заместителите на ED са силни, тогава не се изисква катализатор; тези реакции протичат на 3 етапа.

ЕА - заместители (ориентанти от тип II) усложняват реакциите на електрофилно заместване в сравнение с незаместен бензен. SE реакцията протича при по -тежки условия, влизащата група влиза в мета позиция. Заместителите от втория вид включват:

COOH, SO 3 H, CHO, халогени и др.

SE реакциите също са характерни за хетероцикличните въглеводороди. Пиролът, фуранът, тиофенът и техните производни принадлежат към π-излишните системи и достатъчно лесно влизат в SE реакции. Те са лесно халогенирани, алкилирани, ацилирани, сулфонирани, азотирани. При избора на реактиви е необходимо да се вземе предвид тяхната нестабилност в силно кисела среда, т.е. ацидофобност.

Пиридиновите и други хетероциклични системи с азотен атом на пиридин са π-недостатъчни системи, те влизат в SE реакции много по-трудно, докато входящият електрофил заема β-позицията по отношение на азотния атом.

Киселинни и основни свойства на органичните съединения

Най-важните аспекти на реактивността на органичните съединения са киселинно-алкалните свойства на органичните съединения.

Киселинност и основностсъщо важни понятияопределяне на много функционални физико -химични и биологични свойства на органичните съединения. Киселинно -алкалната катализа е една от най -често срещаните ензимни реакции. Слаби киселинии основите са общи компоненти на биологичните системи, които играят важна роля в метаболизма и неговото регулиране.

В органичната химия има няколко концепции за киселини и основи. Теорията на Бронстед за киселини и основи, общоприета в неорганичната и органичната химия. Според Бронстед киселините са вещества, способни да дарят протон, а основите са вещества, способни да прикрепят протон.

Киселинност на Bronsted

По принцип повечето органични съединения могат да се считат за киселини, тъй като в органичните съединения Н е свързан с C, N O S

Органичните киселини се разделят съответно на C - H, N - H, O - H, S - H - киселини.

Киселинността се оценява като Ka или - lg Ka = pKa, колкото по -ниска е pKa, толкова по -силна е киселината.

Количествена оценка на киселинността на органичните съединения не е определена за всички органични вещества. Ето защо е важно да се развие способността за извършване на качествена оценка. киселинни свойстваразлични киселинни места. За това се използва общ методологичен подход.

Силата на киселината се определя от стабилността на аниона (конюгирана основа). Колкото по -стабилен е анионът, толкова по -силна е киселината.

Анионната стабилност се определя от комбинация от няколко фактора:

електроотрицателност и поляризуемост на елемента в киселинния център.

степента на делокализация на отрицателния заряд в аниона.

естеството на радикала, свързан с киселинното място.

ефекти на разтваряне (ефект на разтворител)

Нека разгледаме последователно ролята на всички тези фактори:

Влияние на електроотрицателността на елементите

Колкото по -електроотрицателен е елементът, толкова по -делокализиран е зарядът и колкото по -стабилен е анионът, толкова по -силна е киселината.

C (2.5) N (3.0) O (3.5) S (2.5)

Следователно киселинността се променя в серията СН< NН < ОН

За SH - киселините преобладава друг фактор - поляризуемостта.

Серният атом е с по -големи размери и има свободни d -орбитали. следователно, отрицателният заряд е в състояние да се делокализира в голям обем, което води до по -голяма стабилност на аниона.

Тиолите, като по -силни киселини, реагират с основи, както и с оксиди и соли на тежки метали, докато алкохолите (слабите киселини) могат да реагират само с активни метали

Сравнително високата киселинност на тол се използва в медицината, в химията на лекарствата. Например:

Те се използват за отравяне с As, Hg, Cr, Bi, чието действие се дължи на свързването на металите и тяхната екскреция от организма. Например:

Когато се оценява киселинността на съединения със същия атом в киселинното място, определящият фактор е делокализацията на отрицателния заряд в аниона. Стабилността на аниона се увеличава значително с появата на възможност за делокализация на отрицателния заряд по системата от конюгирани връзки. Значително повишаване на киселинността на фенолите в сравнение с алкохолите се обяснява с възможността за делокализация в йони в сравнение с молекулата.

Високата киселинност на карбоксилните киселини се дължи на резонансната стабилност на карбоксилатния анион

Делокализацията на заряда насърчава наличието на електронно-изтеглящи заместители (ЕА), те стабилизират анионите, като по този начин увеличават киселинността. Например, въвеждането на заместителя в молекулата на ЕА

Ефект на заместител и разтворител

а - хидрокси киселините са по -силни киселини от съответните карбоксилни киселини.

ED - заместители, напротив, намаляват киселинността. Разтворителите имат по -голям ефект върху стабилизирането на аниона; като правило малките йони с ниска степен на делокализация на заряда се разтварят по -добре.

Ефектът от солватацията може да се проследи например в поредицата:

Ако атом в киселинно място носи положителен заряд, това води до увеличаване на киселинните свойства.

Въпрос към публиката: коя киселина - оцетна или палмитинова C 15 H 31 COOH - трябва да има по -ниска стойност на pKa?

Ако атом в киселинно място носи положителен заряд, това води до увеличаване на киселинните свойства.

Можем да отбележим силната СН - киселинност на σ - комплекса, образуван в реакцията на електрофилно заместване.

Бронстед основност

За да се образува връзка с протон, е необходима несподелена електронна двойка в хетероатом,

или да са аниони. Има n-бази и

π-бази, където е центърът на основността

електрони на локализирана π-връзка или π-електрони на спрегната система (π-компоненти)

Силата на основата зависи от същите фактори като киселинността, но тяхното влияние е обратното. Колкото по -голяма е електроотрицателността на атома, толкова по -здраво той държи самотната двойка електрони и толкова по -малко е наличен за свързване с протон. Тогава като цяло силата на n-бази със същия заместител се променя в следния ред:

Амините и алкохолите са най -основните органични съединения:

Солите на органични съединения с минерални киселини са лесно разтворими. Много лекарства се използват под формата на соли.

Киселинно-основен център в една молекула (амфотерност)

Водородните връзки като киселинно-алкални взаимодействия

За всички а - аминокиселини има преобладаване на катионни форми в силно кисели и анионни в силно алкални среди.

Наличието на слаби киселинни и основни центрове води до слаби взаимодействия - водородни връзки. Например: имидазолът с ниско молекулно тегло има висока точка на кипене поради наличието на водородни връзки.

Дж. Люис предложи по -обща теория на киселините и основите, която се определя от структурата на електронните обвивки.

Люисовите киселини могат да бъдат атом, молекула или катион с вакантна орбитала, способна да приеме двойка електрони, за да образува връзка.

Представители на киселините на Луис са халогениди на елементи от групи II и III на периодичната система на D.I. Менделеев.

Базата на Люис е атом, молекула или анион, способен да осигури двойка електрони.

Основите на Луис включват амини, алкохоли, етери, тиоли, тиоетери и съединения, съдържащи π-връзки.

Например, следното взаимодействие може да бъде представено като взаимодействие на киселини и основи на Луис

Важно следствие от теорията на Люис е, че всяка органична материя може да бъде представена като киселинно-алкален комплекс.

В органичните съединения вътремолекулните водородни връзки възникват много по-рядко от междумолекулните, но те също се случват в биоорганичните съединения и могат да се разглеждат като киселинно-алкални взаимодействия.

Твърдите и меките не са същите като силните и слабите киселини и основи. Това са две независими характеристики. Същността на ЖКМО е, че твърдите киселини реагират с твърди основи, а меките киселини реагират с меки основи.

В съответствие с принципа на Пиърсън за твърди и меки киселини и основи (FAB), киселините на Луис се делят на твърди и меки. Твърдите киселини са акцепторни атоми с малък размер, голям положителен заряд, висока електроотрицателност и ниска поляризуемост.

Меките киселини са големи акцепторни атоми с нисък положителен заряд, ниска електроотрицателност и висока поляризуемост.

Същността на ЖКМО е, че твърдите киселини реагират с твърди основи, а меките киселини реагират с меки основи. Например:

Окисление и редукция на органични съединения

Редокс реакциите са от съществено значение за жизнените процеси. С тяхна помощ тялото задоволява енергийните си нужди, тъй като при окисляване на органичните вещества се отделя енергия.

От друга страна, тези реакции служат за трансформиране на храната в компоненти на клетката. Окислителните реакции насърчават детоксикацията и елиминирането на лекарства от тялото.

Окисляването е процесът на отстраняване на водорода, за да се образуват множество връзки или нови, по -полярни връзки

Редукцията е обратният процес на окисляване.

Окисляването на органичните субстрати е толкова по -лесно, колкото по -силна е склонността му да дарява електрони.

Окисляването и редукцията трябва да се разглеждат по отношение на специфични класове съединения.

Окисление на С - Н връзки (алкани и алкили)

При пълното изгаряне на алкани се образуват CO 2 и H 2 O, докато се отделя топлина. Други начини за тяхното окисляване и редукция могат да бъдат представени от следните схеми:

Окисляването на наситените въглеводороди става при тежки условия (хромовата смес е гореща), по -меките окислители не действат върху тях. Междинните продукти на окисляването са алкохоли, алдехиди, кетони, киселини.

Хидропероксидите R - O - OH са най -важните междинни продукти от окисляването на C - H връзките при меки условия, по -специално in vivo

Ензимното хидроксилиране е важна реакция на окисляване на С - Н връзките в условията на организма.

Пример за това би било производството на алкохоли чрез окисляване на храни. Поради молекулярния кислород и неговите реактивни форми. извършено in vivo.

Водородният пероксид може да служи като хидроксилиращ агент в организма.

Излишният пероксид трябва да се разложи чрез каталаза на вода и кислород.

Окислението и редукцията на алкените могат да бъдат представени чрез следните трансформации:

Намаляване на алкените

Окисление и редукция на ароматни въглеводороди

Бензолът е изключително труден за окисляване дори при тежки условия съгласно следната схема:

Окислителният капацитет се увеличава значително от бензол до нафталин и по -нататък до антрацен.

ED заместителите улесняват окисляването на ароматни съединения. EA - възпрепятстват окисляването. Възстановяване на бензен.

C6H6 + 3H2

Ензимно хидроксилиране на ароматни съединения

Окисляване на алкохоли

В сравнение с въглеводородите, алкохолите се окисляват при по -меки условия.

Най-важната реакция на диолите в условията на тялото е трансформацията в системата хинон-хидрохинон

Прехвърлянето на електрони от субстрата към кислорода става в метахондриите.

Окисление и редукция на алдехиди и кетони

Един от най -лесно окисляваните органични съединения

2Н 2 С = О + Н 2 О СН 3 ОН + НСООН протича особено лесно на светлина

Окисляване на азотсъдържащи съединения

Амините се окисляват лесно; крайните окислителни продукти са нитросъединения

Изчерпателното намаляване на съдържащите азот вещества води до образуване на амини.

Окисляване на амини in vivo

Окисление и редукция на тиоли

Сравнителни характеристики на O-B свойствата на органичните съединения.

Тиолите и 2-атомните феноли се окисляват най-лесно. Алдехидите лесно се окисляват. Алкохолите се окисляват по -трудно, а първичните алкохоли са по -лесни от вторичните, третичните. Кетоните са устойчиви на окисляване или се окисляват с разпадането на молекулата.

Алкините лесно се окисляват дори при стайна температура.

Най-трудно се окисляват съединения, съдържащи въглеродни атоми в Sp3-хибридизирано състояние, тоест наситени фрагменти от молекули.

ED - заместители улесняват окисляването

EA - възпрепятстват окисляването.

Специфични свойства на поли- и хетерофункционални съединения.

Лекционен план

Поли- и хетерофункционалността като фактор, повишаващ реактивността на органичните съединения.

Специфични свойства на поли- и хетерофункционални съединения:

образуване на амфотерност на вътремолекулни соли.

интрамолекулна циклизация на γ, δ, ε - хетерофункционални съединения.

междумолекулна циклизация (лактиди и декетопирозини)

хелатиране.

бета елиминиращи реакции - хетерофункционални

връзки.

кето-енолна тавтомерия. Фосфоенолпируват като

високоенергийна връзка.

декарбоксилиране.

стереоизомерия

Поли- и хетерофункционалността като причина за появата на специфични свойства в хидрокси-, амино- и оксокиселини.

Наличието на няколко еднакви или различни функционални групи в молекула е характерна черта на биологично важните органични съединения. В молекулата може да има две или повече хидроксилни групи, амино групи, карбоксилни групи. Например:

Важна група вещества на участниците в жизнената дейност са хетерофункционални съединения с двойна комбинация от различни функционални групи. Например:

В алифатни съединения всички горепосочени функционални групи проявяват ЕА характер. Поради влиянието един върху друг тяхната реактивност се увеличава взаимно. Например, в оксо киселини, електрофилността се повишава от всеки от двата карбонилни въглеродни атома под въздействието на -J на другата функционална група, което води до по -лесно възприемане на атаката от нуклеофилни реактиви.

Тъй като ефект I се разпада чрез 3-4 връзки, важно обстоятелство е близостта на подреждането на функционалните групи във въглеводородната верига. Хетерофункционалните групи могат да бъдат разположени на един и същ въглероден атом (α - местоположение) или на различни въглеродни атоми, както съседни (β местоположение), така и по -отдалечени една от друга (γ, делта, епсилон).

Всяка хетерофункционална група запазва собствената си реактивност; по -точно хетерофункционалните съединения влизат в "двоен" брой химични реакции. При достатъчно близко взаимно подреждане на хетерофункционални групи се получава взаимно повишаване на реактивността на всяка от тях.

С едновременното присъствие на кисели и основни групи в молекулата, съединението става амфотерно.

Например: аминокиселини.

Взаимодействие на хетерофункционални групи

Молекулата на герофункционални съединения може да съдържа групи, способни да взаимодействат помежду си. Например, в амфотерните съединения, както в а-аминокиселините, е възможно образуването на вътрешни соли.

Следователно, всички а - аминокиселини се намират под формата на биополярни йони и са силно разтворими във вода.

В допълнение към киселинно-алкалните взаимодействия стават възможни и други видове химични реакции. Например, реакциите на SN при SP2 са хибрид на въглероден атом в карбонилна група поради взаимодействие с алкохолна група, образуване на естери, карбоксилна група с амино група (образуване на амиди).

В зависимост от взаимното подреждане на функционалните групи, тези реакции могат да възникнат както в рамките на една молекула (вътремолекулна), така и между молекули (междумолекулна).

Тъй като реакцията образува циклични амиди, естери. тогава определящият фактор е термодинамичната стабилност на циклите. Следователно крайният продукт обикновено съдържа шест или пет членен пръстена.

За да се образува пет или шестчленен естер (амиден) пръстен по време на вътремолекулно взаимодействие, хетерофункционалното съединение трябва да има гама или сигма подредба в молекулата. След това в кл

Биоорганична химияе фундаментална наука, която изучава структурата и биологичните функции на най -важните компоненти на живата материя, предимно биополимери и биорегулатори с ниско молекулно тегло, като се фокусира върху изясняване на връзките между структурата на съединенията и тяхното биологично действие.

Биоорганичната химия е наука на пресечната точка на химията и биологията, тя допринася за разкриването на принципите на функционирането на живите системи. Биоорганичната химия има ясно изразена практическа насоченост, като теоретична основа за получаване на нови ценни съединения за медицината, селското стопанство, химическата, хранителната и микробиологичната промишленост. Обхватът на интересите на биоорганичната химия е необичайно широк - това е както светът на веществата, изолирани от живата природа и играещи важна роля в живота, така и светът на изкуствено получени органични съединения с биологична активност. Биоорганичната химия обхваща химията на всички вещества в живата клетка, десетки и стотици хиляди съединения.

Обекти на изследване, методи на изследване и основни задачи на биоорганичната химия

Обекти на изследванебиоорганичната химия са протеини и пептиди, въглехидрати, липиди, смесени биополимери - гликопротеини, нуклеопротеини, липопротеини, гликолипиди и др., алкалоиди, терпеноиди, витамини, антибиотици, хормони, простагландини, феромони, токсини, както и синтетични регулатори на биологичните процеси: наркотици, пестициди и др.

Основният арсенал от изследователски методисъставляват методите на биоорганичната химия; за решаване на структурни проблеми се използват физически, физико -химични, математически и биологични методи.

Основните задачибиоорганичната химия са:

• Изолиране в индивидуално състояние и пречистване на изследваните съединения с помощта на кристализация, дестилация, различни видове хроматография, електрофореза, ултрафилтрация, ултрацентрофугиране и др. Нейното влияние върху определен физиологичен процес и др.);
• Установяване на структурата, включително пространствената структура, въз основа на подходите на органичната химия (хидролиза, окислително разцепване, разцепване чрез специфични фрагменти, например чрез остатъци от метионин при определяне на структурата на пептиди и протеини, разцепване с 1,2-диол групи въглехидрати и др.) и физико -химична химия, използваща масспектрометрия, различни видове оптична спектроскопия (IR, UV, лазер и др.), рентгенов структурен анализ, ядрено -магнитен резонанс, електронен парамагнитен резонанс, дисперсия на оптичното въртене и кръгов дихроизъм, методи за бърза кинетика и др. в комбинация с компютърни изчисления. За бързото решаване на стандартни проблеми, свързани с установяването на структурата на редица биополимери, са създадени и широко използвани автоматични устройства, чийто принцип се основава на стандартни реакции и свойства на естествени и биологично активни съединения. Това са анализатори за определяне на количествения аминокиселинен състав на пептидите, секвенсори за потвърждаване или установяване на последователността на аминокиселинните остатъци в пептиди и нуклеотидни последователности в нуклеинови киселини и др. Използването на ензими, които специфично разцепват изследваните съединения при строго определени връзки, е от голямо значение при изучаването на структурата на сложните биополимери. Такива ензими се използват при изследване на структурата на протеини (трипсин, протеинази, които разцепват пептидни връзки в остатъците от глутаминова киселина, пролин и други аминокиселинни остатъци), нуклеинови киселини и полинуклеотиди (нуклеази, рестрикционни ензими), съдържащи въглехидрати полимери (гликозидази, включително специфични галактозидази, глюкуронидаза и др.). За да се повиши ефективността на изследванията, се анализират не само природни съединения, но и техните производни, съдържащи характерни, специално въведени групи и маркирани атоми. Такива производни се получават например чрез отглеждане на производителя върху среда, съдържаща маркирани аминокиселини или други радиоактивни прекурсори, които включват тритий, радиоактивен въглерод или фосфор. Надеждността на данните, получени при изследването на сложни протеини, се увеличава значително, ако това изследване се извършва заедно с изследването на структурата на съответните гени.
• Химически синтез и химическа модификация на изследваните съединения, включително пълен синтез, синтез на аналози и производни. За съединения с ниско молекулно тегло контрасинтезата все още е важен критерий за правилността на установената структура. Разработването на методи за синтез на естествени и биологично активни съединения е необходимо за решаване на следващия важен проблем на биоорганичната химия - за изясняване на връзката между тяхната структура и биологичната функция.
• Изясняване на връзката между структурата и биологичните функции на биополимерите и биорегулаторите с ниско молекулно тегло; изучаване на химичните механизми на тяхното биологично действие. Този аспект на биоорганичната химия придобива все по -голямо практическо значение. Подобряване на арсенала от методи за химичен и химико-ензимен синтез на сложни биополимери (биологично активни пептиди, протеини, полинуклеотиди, нуклеинови киселини, включително активно функциониращи гени) във връзка с все по-усъвършенствана техника за синтез на относително по-прости биорегулатори, като както и методите за селективно разцепване на биополимери позволяват все по -дълбоко разбиране на зависимостта на биологичното действие от структурата на съединенията. Използването на високоефективна изчислителна технология дава възможност за обективно сравняване на множество данни от различни изследователи и намиране на общи модели. Откритите особени и общи модели от своя страна стимулират и улесняват синтеза на нови съединения, което в редица случаи (например при изследване на пептиди, които влияят върху активността на мозъка), прави възможно намирането на практически важни синтетични съединения които по биологична активност превъзхождат естествените си аналози. Изследването на химичните механизми на биологичното действие отваря възможността за създаване на биологично активни съединения с предварително определени свойства.
• Получаване на практически ценни лекарства.
• Биологично изпитване на получените съединения.

Формиране на биоорганична химия. Историческа справка

Появата на биоорганичната химия в света се случи в края на 50 -те - началото на 60 -те години, когато основните обекти на изследване в тази област бяха четири класа органични съединения, които играят ключова роля в живота на клетката и организма - протеини, полизахариди и липиди. Изключителни постижения в традиционната химия на природните съединения, като откриването на Л. Полинг на α-спиралата като един от основните елементи на пространствената структура на полипептидната верига в протеините, установяването от А. Тод на химическата структура на нуклеотиди и първият синтез на динуклеотид, разработването на F. Senger за метод за определяне на аминокиселинната последователност в протеините и неговото дешифриране на структурата на инсулина, синтеза от R. Woodward на такива сложни природни съединения като резерпин, хлорофил и витамин В 12, синтезът на първия пептиден хормон окситоцин, по същество бележи трансформацията на химията на естествените съединения в съвременна биоорганична химия.

У нас обаче интересът към протеините и нуклеиновите киселини възниква много по -рано. Първите изследвания на химията на протеините и нуклеиновите киселини започват в средата на 20-те години на миналия век. в стените на Московския университет и именно тук се формират първите научни училища, които успешно работят в тези най -важни области на естествените науки и до днес. И така, през 20 -те години. по инициатива на Н.Д. Зелински започва системно изследване на протеиновата химия, чиято основна задача е да изясни общите принципи на структурата на протеиновите молекули. Н. Д. Зелински създава първата лаборатория по протеинова химия у нас, в която се извършва важна работа по синтеза и структурния анализ на аминокиселини и пептиди. Изключителна роля в развитието на тези произведения принадлежи на М.М. Ботвинник и нейните ученици, постигнали впечатляващи резултати в изследването на структурата и механизма на действие на неорганичните пирофосфатази, ключови ензими на фосфорния метаболизъм в клетката. До края на 40 -те години, когато водещата роля на нуклеиновите киселини в генетичните процеси започва да се очертава, М.А. Прокофиев и З.А. Шабарова започва работа по синтеза на компоненти на нуклеинови киселини и техните производни, като по този начин полага основите на химията на нуклеиновите киселини у нас. Извършени са първите синтези на нуклеозиди, нуклеотиди и олигонуклеотиди, голям принос за създаването на вътрешни автоматични синтезатори на нуклеинови киселини.

През 60 -те години. тази посока у нас се развива последователно и бързо, като често изпреварва подобни стъпки и тенденции в чужбина. Фундаменталните открития на A.N. Белозерски, който доказа съществуването на ДНК във висшите растения и систематично изучава химичния състав на нуклеиновите киселини, класическите изследвания на В.А. Engelhardt и V.A. Белицер за окислителния механизъм на фосфорилирането, световноизвестните изследвания на A.E. Арбузов за химията на физиологично активните фосфорорганични съединения, както и фундаменталните произведения на I.N. Назаров и Н.А. Преображенски за синтеза на различни природни вещества и техните аналози и други произведения. Най -големите заслуги в създаването и развитието на биоорганичната химия в СССР принадлежат на академик М.М. Шемякин. По -специално, той започва работа по изучаването на атипични пептиди - депсипептиди, които впоследствие са широко развити във връзка с тяхната функция като йонофори. Талантът, проницателността и енергичната дейност на този и други учени допринесоха за бързото нарастване на международния престиж на съветската биоорганична химия, затвърждаването му в най -важните области и организационното укрепване у нас.

В края на 60 -те - началото на 70 -те години. При синтеза на биологично активни съединения със сложна структура ензимите започват да се използват като катализатори (т.нар. Комбиниран химико-ензимен синтез). Този подход е използван от Г. Корана за първия синтез на гени. Използването на ензими даде възможност да се извърши стриктно селективна трансформация на редица природни съединения и да се получат с висок добив нови биологично активни производни на пептиди, олигозахариди и нуклеинови киселини. През 70 -те години. Най -интензивно развитите области на биоорганичната химия са синтезът на олигонуклеотиди и гени, изследването на клетъчните мембрани и полизахаридите, анализът на първичните и пространствените структури на протеините. Изследвани са структурите на важни ензими (трансаминаза, β-галактозидаза, ДНК-зависима РНК полимераза), защитни протеини (γ-глобулини, интерферони), мембранни протеини (аденозин трифосфатази, бактериородопсин). Изследвания върху структурата и механизма на действие на пептидите - регулатори на нервната дейност (т.нар. Невропептиди) - придобиха голямо значение.

Съвременна битова биоорганична химия

В момента местната биоорганична химия заема водеща позиция в света в редица ключови области. Голям напредък е постигнат в изследването на структурата и функцията на биологично активни пептиди и сложни протеини, включително хормони, антибиотици, невротоксини. Важни резултати са получени в химията на мембранно-активните пептиди. Изследвани са причините за уникалната селективност и ефективност на действието на диспепсиди-йонофори и е изяснен механизмът на функциониране в живите системи. Получени са синтетични аналози на йонофори с желани свойства, които са многократно по -добри по ефективност от естествените проби (В. Т. Иванов, Ю. А. Овчинников). Уникалните свойства на йонофорите се използват за създаване на йонно-селективни сензори на тяхна основа, които са широко използвани в технологиите. Напредъкът, постигнат в изследването на друга група регулатори - невротоксини, които са инхибитори на предаването на нервните импулси, доведе до широкото им използване като инструменти за изследване на мембранните рецептори и други специфични структури на клетъчните мембрани (Е. В. Гришин). Развитието на работата по синтеза и изучаването на пептидни хормони е довело до създаването на високоефективни аналози на хормоните окситоцин, ангиотензин II и брадикинин, които са отговорни за свиването на гладките мускули и регулирането на кръвното налягане. Голям успех беше пълният химичен синтез на инсулинови препарати, включително човешки инсулин (Н. А. Юдаев, Ю. П. Швачкин и др.). Открити и проучени са редица протеинови антибиотици, включително грамицидин S, полимиксин М, актиноксантин (G.F. Gauze, A.S. Khokhlov и др.). Активно се развива работата по изучаването на структурата и функцията на мембранните протеини, които изпълняват рецепторни и транспортни функции. Бяха получени фоторецепторни протеини родопсин и бактериородопсин и бяха изследвани физико-химичните основи на функционирането им като светлозависими йонни помпи (В. П. Скулачев, Ю. А. Овчинников, М. А. Островски). Структурата и механизмът на функциониране на рибозомите, основните системи на биосинтеза на протеини в клетката, са широко проучени (А. С. Спирин, А. А. Богданов). Големи цикли на изследване са свързани с изучаването на ензимите, определянето на тяхната първична структура и пространствена структура, изследването на каталитичните функции (аспартат аминотрансфераза, пепсин, химотрипсин, рибонуклеаза, ензими на фосфорния метаболизъм, гликозидаза, холинестераза и др.). Разработени са методи за синтез и химическа модификация на нуклеинови киселини и техните компоненти (DG Knorre, М. Н. Колосов, З. А. Шабарова), разработват се подходи за създаване на лекарства от ново поколение на тяхна основа за лечение на вирусни, онкологични и автоимунни заболявания. Използвайки уникалните свойства на нуклеиновите киселини и на тяхна основа се създават диагностични препарати и биосензори, анализатори на редица биологично активни съединения (В. А. Власов, Ю. М. Евдокимов и др.)

Значителен напредък е постигнат в синтетичната химия на въглехидратите (синтез на бактериални антигени и създаване на изкуствени ваксини, синтез на специфични инхибитори на сорбцията на вируси на клетъчната повърхност, синтез на специфични инхибитори на бактериални токсини (NKKochetkov, А. Я. Хорлин)). Значителен напредък е постигнат в изследването на липидите, липоаминокиселините, липопептидите и липопротеините (LD Bergelson, NM Sissakian). Разработени са методи за синтез на много биологично активни мастни киселини, липиди и фосфолипиди. Изследвано е трансмембранното разпределение на липидите в различни видове липозоми, в бактериални мембрани и в чернодробни микрозоми.

Важна област на биоорганичната химия е изследването на различни естествени и синтетични вещества, способни да регулират различни процеси, протичащи в живите клетки. Това са репеленти, антибиотици, феромони, сигнални вещества, ензими, хормони, витамини и други (т. Нар. Регулатори с ниско молекулно тегло). Разработени са методи за синтез и производство на почти всички известни витамини, значителна част от стероидни хормони и антибиотици. Разработени са индустриални методи за получаване на редица коензими, използвани като терапевтични средства (коензим Q, пиридоксал фосфат, тиамин пирофосфат и др.). Предложени са нови силни анаболитици, превъзхождащи действието на известни чужди лекарства (I, В. Торгов, С. Н. Ананченко). Биогенезата и механизмите на действие на естествени и трансформирани стероиди са изследвани. Значителен напредък е постигнат в изследването на алкалоиди, стероидни и тритерпенови гликозиди и кумарини. Проведени са оригинални изследвания в областта на химията на пестицидите, които доведоха до освобождаването на редица ценни лекарства (И. Н. Кабачник, Н. Н. Мелников и др.). Има активно търсене на нови лекарства, необходими за лечение на различни заболявания. Получени са препарати, които са доказали своята ефективност при лечението на редица онкологични заболявания (допан, сарколизин, фторафур и др.).

Приоритетни направления и перспективи за развитие на биоорганичната химия

Приоритетните области на изследване в областта на биоорганичната химия са:

• изследване на структурната и функционалната зависимост на биологично активните съединения;
• проектиране и синтез на нови биологично активни лекарства, включително създаване на лекарства и продукти за растителна защита;
• изследване на високоефективни биотехнологични процеси;
• изучаване на молекулярните механизми на процесите, протичащи в живия организъм.

Ориентирани фундаментални изследвания в областта на биоорганичната химия са насочени към изучаване на структурата и функцията на най -важните биополимери и нискомолекулни биорегулатори, включително протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди, алкалоиди, простагландини и други съединения. Биоорганичната химия е тясно свързана с практическите проблеми на медицината и селското стопанство (получаване на витамини, хормони, антибиотици и други лекарства, стимуланти на растежа на растенията и регулатори на поведението на животните и насекомите), химическата, хранителната и микробиологичната промишленост. Резултатите от научните изследвания са основа за създаването на научно -техническа база от технологии за производство на съвременни средства за медицинска имунодиагностика, реактиви за медицински генетични изследвания и реактиви за биохимичен анализ, технологии за синтез на лекарствени вещества за използване в онкология, вирусология, ендокринология, гастроентерология, както и химикали за растителна защита и технологии за тяхното използване в селското стопанство.

Решаването на основните проблеми на биоорганичната химия е важно за по -нататъшния напредък на биологията, химията и редица технически науки. Без изясняване на структурата и свойствата на най -важните биополимери и биорегулатори е невъзможно да се разбере същността на жизнените процеси и още повече да се намерят начини за контролиране на такива сложни явления като възпроизвеждане и предаване на наследствени белези, нормален и злокачествен клетъчен растеж , имунитет, памет, предаване на нервни импулси и много други. Същевременно изследването на високоспециализирани биологично активни вещества и процесите, протичащи с тяхното участие, може да отвори принципно нови възможности за развитие на химията, химическите технологии и технологии. Проблемите, чието решаване е свързано с изследвания в областта на биоорганичната химия, включват създаването на строго специфични високо активни катализатори (въз основа на изследване на структурата и механизма на действие на ензимите), директното превръщане на химическата енергия в механична енергия (въз основа на изследване на мускулното съкращение), използването на принципите на химическо съхранение в технологиите и трансфера на информация, осъществявана в биологичните системи, принципите на саморегулиране на многокомпонентните системи на клетката, преди всичко селективната пропускливост на биологични мембрани и много други точки за развитието на биохимични изследвания, вече свързани с областта на молекулярната биология. Широчината и значението на проблемите, които трябва да бъдат решени, разнообразието от методи и тясната връзка с други научни дисциплини осигуряват бързото развитие на биоорганичната химия. Бюлетин на Московския университет, Серия 2, Химия. 1999. Т. 40. No 5. С. 327-329.

Bender M., Bergeron R., Komiyama M. Биоорганична химия на ензимна катализа. Пер. от английски М.: Мир, 1987.352 с.

Яковишин Л.А. Избрани глави от биоорганичната химия. Севастопол: Стрижак-прес, 2006.196 с.

Николаев А.Я. Биологична химия. Москва: Агенция за медицинска информация, 2001.496 стр.

Хей! Сега много студенти по медицина изследват биоорганична химия или HOC.

В някои университети този предмет завършва с кредит, в някои - с изпит. Понякога се случва тестът в един университет да е сравним по сложност с изпит в друг.

В моя университет биоорганичната химия беше издържана само от изпит по време на лятна сесия в самия край на първата година. Трябва да се каже, че HOC се отнася до тези теми, които в началото са ужасяващи и могат да вдъхновят мисълта - „невъзможно е да се премине“. Това е особено вярно, разбира се, за хора със слаба база в органичната химия (и има доста от тях в медицинските университети, колкото и да е странно).

Програмите за изучаване на биоорганична химия в различни университети могат да бъдат много различни, а методите на преподаване - още по -различни.

Изискванията към учениците обаче са почти еднакви навсякъде. За да го опростите много, тогава, за да преминете биоорганичната химия на 5, трябва да знаете имената, свойствата, структурните характеристики и типичните реакции на редица органични вещества.

Нашият учител, уважаван професор, представи материала така, сякаш всеки ученик е най -добрият по органична химия в училище (а биоорганичната химия е по същество сложен курс по училищна органична химия). Вероятно е бил прав в подхода си, всеки трябва да протегне ръка и да се опита да бъде най -добрият. Това обаче доведе до факта, че някои студенти, които в първите 2-3 двойки не разбираха частично материала, към средата на семестъра спряха да разбират всичко изобщо.

Реших да напиша този материал най -вече защото бях такъв ученик. В училище много обичах неорганичната химия, но с органичната химия винаги не ми се получаваше. Дори когато се подготвях за Единния държавен изпит, избрах стратегия за укрепване на всичките си познания за неорганичните вещества, като в същото време консолидирам само основата на органичната материя. Между другото, за мен това почти минаваше странично по отношение на уводните точки, но това е друга история.

Не напразно казах за методиката на преподаване, защото и ние я имахме много необичайна. Веднага ни показаха, почти в първия клас, ръководствата за обучение, според които трябваше да преминем тестове, а след това и изпита.

Биоорганична химия - тестове и изпит

Целият курс беше разделен на 4 основни теми, всяка от които завърши с кредитен урок. Вече имахме въпроси за всеки от четирите теста от първите двойки. Те, разбира се, се уплашиха, но в същото време послужиха като своеобразна карта, по която да се движат.

Първият тест беше много основен. Той беше посветен главно на номенклатурата, тривиалните (ежедневни) и международни имена и, разбира се, на класификацията на веществата. Също така, под една или друга форма, бяха засегнати признаците на ароматност.

Вторият тест след първия изглеждаше много по -труден. Там беше необходимо да се опишат свойствата и реакциите на вещества като кетони, алдехиди, алкохоли, карбоксилни киселини. Например, една от най -типичните реакции на алдехидите е реакцията на сребърно огледало. Доста красива гледка. Ако добавите реагента на Tollens към който и да е алдехид, тоест ОН, тогава на стената на епруветката ще видите утайка, наподобяваща огледало, това изглежда така:

Третият тест на фона на втория не изглеждаше толкова страшен. Всички вече са свикнали да пишат реакции и да запомнят свойствата по класификации. В третия тест ставаше дума за съединения с две функционални групи - аминофеноли, амино алкохоли, оксо киселини и други. Също така всеки билет имаше поне един билет за въглехидрати.

Четвъртият тест по биоорганична химия беше почти изцяло посветен на протеини, аминокиселини и пептидни връзки. Специален акцент бяха въпросите, които изискват събирането на РНК и ДНК.

Между другото, така изглежда една аминокиселина - можете да видите аминогрупата (тя е оцветена в жълто на тази снимка) и групата на карбоксилната киселина (тя е люляк). Именно с вещества от този клас трябваше да се справим в четвъртия тест.

Всеки тест беше направен на дъската - ученикът трябва да опише и обясни всички необходими свойства под формата на реакции, без да подсказва. Например, ако взимате втория кредит, имате билетите на алкохола. Учителят ви казва - приемайте пропанол. Вие пишете формулата за пропанол и 4-5 типични реакции, за да илюстрирате неговите свойства. Може да е екзотично, като съединения, съдържащи сяра. Грешка дори в индекса на един реактивен продукт често ги изпращаше да изучават този материал до следващия опит (който беше седмица по -късно). Страховито? Сериозно? Разбира се!

Този подход обаче има много приятен страничен ефект. Беше ми трудно по време на редовните ми семинари. Мнозина преминаха тестове 5-6 пъти. Но от друга страна, изпитът беше много лесен, защото всеки билет съдържаше 4 въпроса. А именно, по един от всеки вече научен и решен тест.

Затова дори няма да описвам тънкостите на подготовката за изпит по биоорганична химия. В нашия случай цялата подготовка се свежда до това как се подготвихме за самите компенсации. Аз уверено издържах всеки от четирите теста - преди изпита, просто погледнете собствените си чернови, запишете най -основните реакции и всичко ще бъде възстановено веднага. Въпросът е, че органичната химия е много логична наука. Не е необходимо да запомняте огромни линии от реакции, а самите механизми.

Да, отбелязвам, че това не работи с всички предмети. Няма да можете да преминете страховитата анатомия само като прочетете бележките си предишния ден. Редица други елементи също имат свои собствени характеристики. Дори ако биоорганичната химия се преподава по различен начин във вашия медицински университет, може да се наложи да коригирате обучението си и да го направите малко по -различно от това, което направих аз. Както и да е, късмет, разбирайте и обичайте науката!

, антибиотици, феромони, сигнални вещества, биологично активни вещества от растителен произход, както и синтетични регулатори на биологичните процеси (лекарства, пестициди и др.). Като независима наука, тя възниква през втората половина на 20 век в кръстопътя на биохимията и органичната химия и се свързва с практическите проблеми на медицината, селското стопанство, химическата, хранителната и микробиологичната промишленост.

Методи

Основният арсенал се състои от методи на органичната химия; различни физически, физико -химични, математически и биологични методи се използват за решаване на структурни и функционални проблеми.

Обекти на изследване

• Смесени биополимери
• Естествени сигнални вещества
• Биологично активни вещества от растителен произход
• Синтетични регулатори (лекарства, пестициди и др.).

Източници на

• Овчинников Ю.А.... - М.: Образование, 1987.- 815 с.
• Бендер М., Бергерон Р., Комияма М.
• Дуга Г., Пени К.Биоорганична химия. - М.: Мир, 1983.
• Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И.

Вижте също

Напишете преглед на статията "Биоорганична химия"

Откъс, характеризиращ биоорганичната химия

- Ma chere, il y a un temps pour tout, [Скъпа, има време за всичко] - каза графинята, преструвайки се на строга. - Ти я разваляш всичко, Ели - добави тя към съпруга си.
- Bonjour, ma chere, je vous felicite, [Здравей, скъпа моя, поздравявам те,] - каза гостът. - Quelle delicuse enfant! [Какво прекрасно дете!] - добави тя, обръщайки се към майка си.
Чернооки, с голяма уста, грозно, но оживено момиче, с детски отворени рамене, които, свивайки се, се движеха в корсажа си от бързо бягане, с черните си къдрици, завързани назад, тънки голи ръце и малки крака в дантелени панталони и отворени обувки, беше на онази сладка възраст, когато едно момиче вече не е дете и детето не е момиче. Обръщайки се от баща си, тя хукна към майка си и, без да обръща внимание на строгата й забележка, скри зачервеното си лице в връзките на мантилата на майка си и се засмя. Тя се смееше на нещо, говореше внезапно за куклата, която извади под полата си.
- Виждаш ли? ... Кукла ... Мими ... Виж.
И Наташа вече не можеше да говори (всичко й изглеждаше смешно). Тя падна върху майка си и се разсмя толкова силно и силно, че всички, дори първият гост, се засмяха против волята й.
- Е, върви, върви с твоя изрод! - каза майката, преструвайки се гневно, че отблъсква дъщеря си. "Това е моето малко", каза тя на госта си.
Наташа, откъснала лицето си от дантелената кърпа на майка си, я погледна отдолу през сълзи на смях и отново скри лицето си.
Гостът, принуден да се възхищава на семейната сцена, намери за необходимо да вземе някакво участие в нея.
- Кажи ми, скъпа моя - каза тя, обръщайки се към Наташа, - как ти е тази Мими? Дъщеря, нали?
Наташа не харесваше снизходителния тон преди детския разговор, с който гостът се обърна към нея. Тя не каза нищо и погледна сериозно посетителя си.
Междувременно цялото това младо поколение: Борис е офицер, син на княгиня Анна Михайловна, Николай е студент, най-големият син на графа, Соня е петнадесетгодишната племенница на графа, а малката Петруша е най-малката сине, всички те се настаниха в хола и очевидно се опитаха да се държат в границите на приличното анимация и веселие, с които всяка черта все още дишаше. Беше очевидно, че там, в задните стаи, откъдето всички бягаха толкова бързо, те водеха по -весели разговори, отколкото тук, за градските клюки, времето и графинята Апраксине. [за графиня Апраксина.] От време на време те се споглеждаха и едва се сдържаха да не се смеят.