Стойностите на рН на някои течни системи.
Нормалното функциониране на живите организми е възможно само в условията на определен постоянството на рН и други параметри на вътрешната среда. Това постоянство се поддържа от подходящи буферни системи.
Повечето органични реакции се състои от няколко последователни в (Начални) етапи. Подробно описание на механизма за сътрудничество, наречена vokupnosti тези етапи. Механизмът за реакция - хипотеза предлага да обясни данните експериментално-психическо. Тя може да бъде изискана и дори се промени с появата на нови факти и по-задълбочени познания.
Общият процент се определя от комплекс химична реакция (ограничен) бавния етап скорост, и компонентите на скоростта на елементарни реакции - тяхната енергия АКТИ-новация Да. Последното е необходимо за ефективно сблъсък-TION на молекули, което води до взаимодействие. Тя може да се дефинира като времето, необходимо за Dost zheniya преходно състояние система енергия, иначе известни като АКТИ-virovannym комплекс трансформация, която се извършва в реакционните продукти вече спонтанно. Колкото по-малко енергия за активиране на реакцията, толкова по-висока скорост.
Използване на катализатора значително намалява скоростта на реакцията за сметка на понижаване на енергията на активиране образуването на активирано междинно съединение комплекса. В живи организми, ролята на високо специфични катализатори изпълнява ензими.
Ензимът катализира карбоанхидразата биохимичните реакции на хидратация на алдехиди, естери и въглероден диоксид вид. Съществената значението на този ензим се определя от това, което liruet регулатори на киселинността на кръвта, и чрез това (разбира се, заедно с други фактори) - интензивността на дихателните процес. Специфична реакция, която катализира карбоанхидразата представлява равновесие превръщане на вода и въглероден диоксид в карбонова киселина.
Тази реакция се използва от организма за отстраняване на въглероден диоксид от клетките, образувани в резултат на тяхната активност. Катализиарно хидратацията на CO2 е твърде бавен, за да се гарантира неговата ефективност транспорт от тъканите на белите дробове. Активността на карбоанхидразата е поразително: една молекула ензим ката-лизиращ всяка минута хидратация »3,6 х 10 юли молекули на въглероден диоксид.
Схема за карбоанхидразата се състои в последващите настоящото. Карбоанхидразата е протеин, състоящ се от 260 амино киселинен фрагмент. Молекулата на вода губи протон в активното място FER-мент, който действа като база. Това образува конюгат база Noe - хидроксиден йон, който е свързан с молекула на въглерод-diok Sida същия начин, както реакцията на хидроксиден йон към други карбонилни съединения. По същество това свързване е киселина-база реакция на Люис.
Киселинността на водата, обаче, не е толкова високо, че протонът от нея, че ще бъде лесно да се откъсне. Ето защо, карбоанхидразата в нужда. Това е силата осигурява кофактор - един от микроелементи в тялото, а именно йони Zn2 +. Както е Люисова киселина координирани на кислородния атом на молекулата на вода и по този начин значително се улеснява по-ryv протон активното място на карбоанхидраза. На модел реакции са определени ефекта на цинков йон като кофактор. Това йон увеличаване на скоростта на хидратация реакция на карбонилно съединение повече от 6 Mill. Пъти в сравнение с некатализираната реакцията.
Реактивност винаги трябва да се разглежда само по отношение на партньора за реакция. Където самото вещество се нарича субстрата и в качеството на него съединение (реактивни видове) - реагент. Субстратът обикновено се нарича вещество, в който се стар капка въглероден атом и образуването на нови връзки. В биохимичните процеси считат реактиви ензими, и вещества, подложени на действието им, субстрати. По време на химическа реакция, обикновено засяга не цялата молекула, а само част от нея - центъра на реакция.
Видове реакции в органичната химия
Разнообразието от органични реакции води до целесъобразността на тяхната класификация по следните критерии:
1. електронен природата на реагентите (нуклеофилно, електрофилно, свободен радикал реакция).
Нуклеофилно реагенти - едно- или поливалентни аниони или молекули с центрове с високо електронна плътност. Те включват такива аниони и молекули, като например НО -. RO -. Cl -. Br -. RCOO -. CN -. R -. NH3. С2 Н5 ОН, и т.н.
Electrophilic реагенти - то катиони са прости или сложни мол-Кула, които сами по себе си или в присъствието на катализатора има висок афинитет за електронна двойка или отрицателно заредени молекули центрове. Те включват катиони Н +. Cl +. + NO2. + SO3 Н, R + и молекули със свободни орбитали AlCl3. ZnCl2 и т.н.
Свободните радикали - е електронеутрални частици с несдвоен електрон, като например: Cl ·. · NO2.
2. Чрез промяна на броя на частиците в реакцията (заместване, добавяне, елиминиране, разширяване и др IAD.).
В случай на заместителни реакции, в молекулата един атом (или група от атоми) заместен с друг атом (или група от атоми), водещо до нови съединения са оформени:
Когато тече присъединителни реакции на две (или повече) молекули образува един нов вещество:
В резултат на реакцията на разцепване произвежда нова органично вещество, съдържащо множествена връзка:
реакции на разлагане водят до образуването на едно вещество от две или повече вещества с по-проста структура:
3. частни атрибути (хидратация и дехидратация, хидрогениране и дехидрогениране, нитриране, сулфонирани, халогениране, ацилиране, алкилиране, карбоксилиране и декарбоксилиране енолизация, циклите на затваряне и отваряне, изомеризация, деградация на окисление, пиролиза, полимеризация, кондензационни и т.н.).
4. Механизми на елементарни реакционни етапа (нуклеофилно заместване SN. Електрофилно заместване на SE. Free радикал заместване SR. Сдвоени разцепване, елиминиране или Е, нуклеофилно или електрофилно допълнение Ade и ADN и т. Д).
Разполагате с няколко примера.
Пример 1. Под действието на тялото на големи дози от хидразин или техни производни се наблюдават нервни разстройства. Какво е химична основа на хидразин-LIC действие, ако е известно, че той реагира с коензим пиридоксал фосфат?
Решение. Пиридоксал - хетероциклен свързан зададена, съдържащ цикъл, заедно с други заместители Alde gidnuyu група. Хидразин NH2 -NH2 като нуклеофилен реагент взаимодейства с карбонил въглероден атом. Р-поляризирана връзка на карбонилната група лесно се разграждат и между карбонил въглероден атом и азотния атом, има ковалентна връзка донор-акцепторни двойки електрони поради атом молекула хидразин азот.
Диполярно йон, образуван в резултат на преминаването на протон от положително зареден азотен атом (киселина сайта), за да анион (основен център) става свързан с неутрален комплекта. В това съединение въглеродния атом, съдържа две електрон привличащи групи в същото време, обаче, е нестабилна и п-преминава в по-стабилно състояние от отстраняване на водата-Ly Molek. Крайният продукт на реакцията, описана прибавянето-ТА-разцепване е пиридоксал хидразон.
образуване хидразон води до блокиране на алдехидната група на пиридоксал фосфат, което затруднява неговото взаимодействие с амино група като коензим глутаминова киселина. Това REA-TION е една от стъпките в превръщането на нова киселина г-аминомаслена тялото-глутамин. Блокиране на коензим хидразин води до липса грам-аминомаслена киселина забавящо провеждане на нервните импулси.
Пример 2. В процеса на метаболизъм в живите организми, фумарова киселина се превръща в ябълчна киселина. Това може да бъде получена от ябълчна киселина от фумарова при условия ин витро?
Решение. Фумарова киселина - ненаситен двуосновен киселина, която може да се разглежда като заместен алкен. Ябълчена киселина принадлежи към nasy-schennym двуосновни хидрокси киселини.
Преходът от фумарова киселина до ябълчна, извършена PU-свързваща водата към двойната връзка, т.е.. E. чрез реакция на хидратация. Хидратирането на алкени се осъществява в разреден воден разтвор на силна киселина като сярна киселина. Киселина служи като източник на електрофилни частици - H + протона.
Плътността на електрон на въглерод-въглерод р-връзки в молекулата фумарова киселина се намалява в резултат на електрон-действие на две карбоксилни групи. Следователно, хидратиране на фумарова киселина се извършва в относително тежки условия (отопление с разреден воден разтвор на киселина при температура от 150-200 ° С).
Хидратирането на фумарова киселина се провежда по обичаен механизъм ал-Kenova електрофилно присъединяване AE. Протон взаимодейства с множествена връзка в молекулата на фумарова киселина. Получената carbocation е атакувана от нуклеофилен реагент-хау - молекула вода. Alkiloksonievy йон, като силна киселина, разцепва протон (катализатор връщане). Резултатът е реакционен продукт на - ябълчна киселина.
Хидратация на фумарова киселина в витро води до образование-niju рацемат - смес от равни количества от двата енантиомера BU-млечната киселина. В тялото, тази реакция се катализира от fumarase на Ферми обем, който се характеризира с строг пространствен специфичност, което води до образуването само на L-ябълчна коте партиди. Това е пример на селективен (селективно) взаимодействие.
Посоката на химическата реакция се определя чрез комбинация от много фактори.
Статичните фактори. Реактивност съединения зависи силно от разпределението на техните молекули в електронната плътност, което от своя страна се определя от електронни ефекти на заместители и присъствието на конюгирани и ароматни остатъци. Характерно за повечето съединения неравномерност в разпределението на електронната плътност е причина за реакционни центрове в молекулата, предопределящи посоката на атака или друг реагент (д фактор).
Пространствената структура на молекулата определя пространствено фактор, когато се дължи на относително големи заместители пространствени обем около мястото на взаимодействие, за да може да бъде трудно да се обърне частици атака. В този случай, реакцията ще се извършва или изобщо, или ще отиде в друга посока с друга, по-достъпно място реакция, ако е налично в молекулата.
Динамични фактори. Многоетапните методи обикновено включват етапите на междинното образуване на нестабилни междинни съединения, притежаващи висока реактивност. Тя често е възможно да се предположи, образуването на не една, а няколко междинни продукти. Реакцията за предпочитане се извършва чрез образуване стъпка опорна относително chivogo междинно съединение. Относителната стабилност на междинните съединения, по-специално често действат като силно реактивни междинни видове карбокатиони, карбанйоните и свободни радикали определят от способността на тези частици да делокализация на електронната плътност.
Свързани статии