Занятие 2 взаимное влияние атомов в органических молекулах.

ЦЕЛЬ: Сформировать знания:

• электронного строения р,  и , -сопряженных систем;

• энергии сопряжения как меры термодинамической устойчивости сопряженных систем;

• ароматичности ее критериев;

• электронных эффектов: индуктивного и мезомерного.

Сформировать умения:

• находить и классифицировать по типу сопряженные системы;

• использовать критерии ароматичности для доказательства термодинамической устойчивости биологически важных органических соединений.

• определять вид и знак электронных эффектов, электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

Вопросы для самоподготовки к занятию

1. Электронное строение p, - и , -сопряженных систем. Делокализация электронов и стабильность систем. Энергия сопряжения.

2. Соединения с открытой цепью сопряжения (бутадиен, изопрен). Полиены (-каротин, ретинол), гетеросопряженные системы.

3. Соединения с замкнутой цепью сопряжения (ароматические). Критерии ароматичности. Проявление ароматичности в ряду аренов (бензол, нафталин, антрацен, фенантрен).

4. Ароматичность гетероциклических соединений (фуран, тиофен, пиррол, пиридин, пиримидин, имидазол, пурин). Электронное строение пиррольного и пиридинового атомов азота. -избыточные и -недостаточные ароматические системы. Делокализация электронов в биологически важных молекулах (порфин, гем, хлорофилл, гемоглобин).

5. Индуктивный и мезомерный эффекты – два механизма передачи взаимного влияния атомов. Условия их проявления, знаки эффектов функциональных групп.

6. Электронные эффекты – причина возникновения реакционных центров в молекуле. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

Литература

[1]. Тюкавкина Н.А., Биоорганическая химия. / Н.А.Тюкавкина, Ю.И. Бауков– М.: Медицина, 1991.– С. 29-50.

[2]. Гидранович Л.Г. Биоорганическая химия: Учеб. пособие. /Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2009.– С. 14-35.

[3]. Гидранович Л.Г. Лабораторные занятия по биоорганической химии.: Учеб. пособие / Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2012.– С. 17-21.

[4]. Гидранович Л.Г. Курс лекций по биоорганической химии.– Витебск.– 2003.– С. 16-32.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Подготовить теоретический материал по вопросам для самоподготовки к занятиям.

2. Решить задачи 1, 5-8, 13-14, условие задач представлено на страницах 19-22 данного лабораторного практикума.

Примерный вариант заключительного контроля:

1. Приведите электронное строение сопряженной системы в органическом соединении. Укажите пиррольное и пиридиновое состояние гетероатомов:

2. Докажите ароматичность соединений:

3. Укажите вид и знак электронных эффектов заместителей в соединении. Определите электронодонорные и электроноакцепторные заместители:

Задачи для самостоятельного решения

1. Выделите сопряженные и ароматические фрагменты в составе норадреналина. Приведите их электронное строение, укажите , и p,-сопряженные системы. Докажите ароматичность соответствующих структурных фрагментов.

2. Выделите сопряженные и ароматические фрагменты в составе предшественника катехоламинов ДОФА. Приведите их электронное строение, укажите , и p,-сопряженные системы. Докажите ароматичность соответствующих структурных фрагментов.

3. Выделите сопряженные и ароматические фрагменты в составе природной аминокислоты триптофана. Приведите их электронное строение, укажите , и p,-сопряженные системы. Докажите ароматичность соответствующих структурных фрагментов.

4. Выделите сопряженные и ароматические фрагменты в составе витамина В₁. Приведите их электронное строение, укажите , и p,-сопряженные системы. Докажите ароматичность соответствующих структурных фрагментов.

5. В состав нуклеиновых кислот входят гетероциклические соединения пиримидин и пурин. Объясните их принадлежность к ароматическим соединениям.

6. Объясните, с чем связана термодинамическая устойчивость порфина, входящего в состав гема.

7. Выберите среди приведенных соединений ароматические структуры, используя для доказательства критерии ароматичности:

8. Покажите графически распределение электронной плотности, укажите вид и знак электронных эффектов функциональных групп и гетероатома в составе пиридоксаля (группа витаминов В₆). Укажите электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

9. Покажите графически распределение электронной плотности, укажите вид и знак электронных эффектов функциональных групп в составе пангамовой кислоты (витамин В₁₅). Укажите электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

10. Покажите графически распределение электронной плотности, укажите вид и знак электронных эффектов функциональных групп и гетероатомов в составе природной аминокислоты гистидина. Укажите электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

11. Покажите графически распределение электронной плотности, укажите вид и знак электронных эффектов функциональных групп и гетероатомов в составе сульфодиметоксина (сульфаниламидный препарат). Укажите электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

12. В качестве реагента для идентификации аминокислот применяют 2,4-динитро-1-нафтол-7-сульфокислоту. Определите вид и знак электронных эффектов, электронодонорные и электроноакцепторные заместители в ее составе:

13. В качестве местноанестезирующего средства применяется новокаин. Определите электронодонорные и электроноакцепторные заместители в его составе:

14. Расположите соединения в ряд по увеличению плотности в бензольном кольце, учитывая электронодонорный и электроноакцепторный характер заместителей.