Органикалық реакциялардың механизмдері

«С. Ж. АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ» КЕАҚ

НАО «КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. Д. АСФЕНДИЯРОВА»

Фармацевтикалық және токсикологиялық химия, фармакогнозия және ботаника кафедрасы

ОСӨЖ №8

Тақырыбы: Органикалық химия бойынша химиялық айналымдардың әдістері. Аралық өнімдер өндірісінің сатысын және химиялық түрлену әдістерін сипаттай отырып фосфат хлорохин (хингамин) синтезінің жалпы әдісі. Органикалық қосылыстарды алу техникасында қолданылатын химиялық түрлену әдістері.

Орындаған: Султанбекова А. М

Тобы: ТФП 18-015-1К

Тексерген: Туртубаева М. О

Алматы 2021

Органикалық химия - химияның көміртек және оның басқа элементтермен түзілген органикалық қосылыстарын, олардың өзара түрлену заңдылықтарын зерттейтін саласы. Органикалық химияның органикалық заттардың синтезі мен құрылымын анықтауда, ондағы электрон тығыздығының таралуын, атомдардың кеңістіктік орналасуын және химиялық реакция механизмін белгілеудегі мүмкіндіктері шексіз. Сонымен қатар ол ғылым мен техниканың жаңа салаларының пайда болуына және дамуына ықпал етеді. Органикалық химия терминін алғаш 1808 жылы швед химигі И. Берцелиус (1779 - 1848) ұсынған.

Кіріспе

Органикалық химияның дамуында 1861 жылы А. Бутлеров ашқан органикалық заттардың құрылыс теориясы маңызды орын алады. Осыған байланысты органикалық химияға химиялық байланыс, молекулада атомдардың байланысу реті, олардың өзара әсері, т. б. жаңа ұғымдар енді. Бутлеровтың құрылыс теориясы осыған дейін белгісіз болып келген изомерия құбылысын толық түсіндіре алды.

Теорияның негізгі қағидалары мыналар:

1. Органикалық зат молекуласындағы атомдар ретсіз орналаспайды, олар өздерінің валенттіктеріне сай белгілі бір ретпен байланысады. A. М. Бутлеров молекуладағы атомдардың байланысу ретін заттың химиялық құрылысы деп атады. 2. Заттың қасиеті оның молекуласының құрамына, қандай атомдардың қанша мөлшерде кіретіндігіне тәуелді болуымен қатар молекуладағы атомдардың өзара байланысу ретіне де (яғни, химиялық құрылысына) тәуелді болады. Молекуладағы атомдардың байланысу реті көрсетілген химиялық формула құрылымдың формула немесе құрылыс формуласы деп аталады. Зат молекуласының құрылысын осы заттың өзіне ғана тән жалғыз құрылымдың формуласы арқылы өрнектеуге болады. 3. Молекула құрамындағы атомдар мен атом топтары бір- бірінің химиялық қасиетіне әсер етеді. Бір-бірімен тікелей байланысқан атомдар мен атом топтарының өзара әсерлері күштірек болады. 4. Заттың қасиеті арқылы оның молекуласының құрылысын анықтауға және керісінше оның молекуласының химиялық құрылысы бойынша заттың қасиетін болжауға болады.

Бутлеров теориясы

Химиялық айналымдардың сипаты

Химиялық айналымдардың сипатына байланысты органикалық реакцияларды орынбасу, қосылу, айырылу, қайтатоптасу (изомерлену), тотығу, полимерлену, т. б. түрлерге бөледі.

1. Орынбасу реакциялары. Бастапқы молекуладағы атомның (не атомдар тобының) орнын басқа атом (не атомдар тобы) басып, жаңа молекула түзіледі:

СН4 + HONO2→CH3-NO2+ Н2O

2. Қосылу реакциялары. Екі немесе одан да көп заттардан бір жаңа зат түзіледі. Көміртек қаңқасы бар бастапқы молекулаға басқа атом не атомдар тобы қосылады:

СН2 = СН2 + Cl2→СН2Cl-СН2Cl

3. Айырылу (ыдырау ) реакциялары. Бастапқы органикалық қосылыстан құрылымы қарапайым бірнеше зат түзіледі (бастапқы молекуладан атомдар тобы үзіледі) :

СН4→С + 2Н2

4. Изомерлену (қайтатоптасу) реакциялары. Реакциялардың бұл түрлерінде реакцияға түскен заттың молекулалық формуласы өзгермейді, атомдар мен атом топтарының молекула ішіндегі байланысу реті өзгеріп, жаңа зат түзіледі.

5. Тотығу және тотықсыздану реакциялары. Тотығу реакциясы көміртектің өзінен электртерістігі үлкенірек элементпен (галоген, оттек, т. б. ) жаңа байланыс түзуі арқылы жүреді. Реакция барысында көміртек атомының тотығу дәрежесі өседі. Тотықтырғыштың әсерінен (оның формуласын жазбай-ақ [О] арқылы белгілеуге де болады) реагент оттек қосып алады немесе сутек бөлінеді:

CH4+[O] →CH3OH

Жану реакциясы тотығу реакциясының жиі ұшырасатын түрі.

Реакция толық жүрсе, көміртек диоксиді мен су түзіледі:

2С2Н6 + 7O2→4СO2+6Н2O

Тотықсыздану реакциясы барысында көміртек атомының тотығу дәрежесі кеміп, жаңа С-Н байланыстар түзіледі. Тотықсыздандырғыштың әсерінен ([H] деп белгілеуге болады) реагент сутек қосып алады немесе оттектен айырылады. Гидрлеу реакциясы тотықсыздану реакциясының жиі ұшырасатын түрі. Сутек еселі байланысқа қосылады. Реакция өршіткі (VIII топ металдары: Ni, Pt, Pd) қатысында өтеді: C2H2+H2→C2H4

6. Полимерлену реакциялары. Құрамында еселі байланысы бар қарапайым заттар - мономерлер бір-бірімен қосылып, құрамы күрделі жоғары молекулалы қосылыс - полимер түзеді:

nCH2=CH2→(-CH2-CH2-) n

Органикалық реакциялардың механизмдері

Органикалық реакцияларды олардың жүру механизмдеріне байланысты жүйелеу қолайлы. Әрбір реакция белгілі бір механизммен жүреді. Механизм- химиялық реакцияның қарапайым сатылар арқылы жүру реті. Реакцияның механизмі бастапқы заттардағы химиялық байланыстың үзілу түріне тәуелді болады.

Коваленттік байланыстың үзілу механизмі екі түрлі өтуі мүмкін: гомолитті (симметриялы, радикалды) және гетеролитті (ассимметриялы, ионды) .

Гомолитті механизм

Симметриялы үзілген жағдайда химиялық байланыс түзген электрон жұбы (электрон тығыздығы) ажырап бөлініп, радикалдар түзіледі:

A:B→A• + B•

Жұптаспаған электрондары бар бөлшектер бос радикалдар деп аталады. Бос радикалдар тұрақсыз және химиялық айналуларға тез түсетін атомдар немесе бөлшектер.

Молекулаға СХ бос радикалмен (А•) шабуыл жасағанда, жаңа молекула мен жаңа радикал түзіледі:

С:Х + A• → CA + X•

Мұндай орынбасу реакцияларын радикалды орынбасу деп атап, SR деп белгілейді (S лат. substitution - орынбасу) . Метанның хлорлану реакциясы радикалды орынбасу механизмі бойынша жүреді:

СН4 + Cl• → СН3• + HCl

Гетеролитті механизмі

АВ молекуласының байланысы гетеролиттік үзілген жағдайда электрон жұбы молекуланың бір бөлігінде қалып қояды да, бұл бөлігі - теріс, ал келесі бөлігі оң зарядталады:

A : В → А+ + :В- немесе A: В → :А- + В+

Оң зарядты бөлшектер электрофильдер ("электронға ынтық" деген мағынаны білдіреді) немесе электронакцепторлар деп аталады. Электрофильді реагенттерге катиондар мен бөлінбеген бос орбитальдары бар молекулалар жатады, мысалы: Н+, Н3O+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+, АlCl3, ZnCl2

Бұл реагенттер қатысында жүретін реакциялар электрофилъді реакциялар (орынбасу, қосылу) деп аталады. Әрекеттесетін молекула электрондонорлық қасиет көрсетеді. Электрофильді орынбасу (SR) реакциясының мысалы: С6Н6 + Cl+ → С6Н5Cl + Н+

Жаңа байланыс түзуге дайын электрон жұбы бар реагенттер нуклеофильдер ("ядроға ынтық" деген мағынаны білдіреді) немесе электрондонорлар деп аталады. Бұндай реагенттерге аниондар мен бөлінбеген бос электрондары бар молекулалар жатады, мысалы: OH-, CN-, CI-, HSO3-, R-, RO-, RCOO-, H2N, NH3, Н2O, С2Н5ОН

Мұндай бөлшектердің қатысында жүретін реакциялар нуклеофильді реакциялар деп аталады. Реакцияға түсетін молекула электрофильді қасиет көрсетеді. Нуклеофильді орынбасу реакциясына (SN) мысал келтірейік: RCl + НО- → ROH + Cl-.

Индукциялық эффект, оның σ-байланыстың полюстілігінің элементтердің электр терістілігіне тәуелділігі. Полинг бойынша элементтердің электр терістілік кестесі. Индукциялық эффект таңбаларының (+I; -I) орынбасушылардың электртерістілігіне тәкелділігі. Индукциялық эффектінің σ байланыс тізбегі бойынша бәсеңдетуі. Индукциялық эффектінің заттардың физикалық және химиялық қасиеттеріне әсері. Мезомерлік эффект (резонанс эффектісі немесе қосарлану эффектісі) π- байланыстар жүйесіндегі электондық тығыздықтың қайта бөлінуі, жүйенің тұрақтылығы. Полюссіз (М) және полюсті(+М; -М) мезомерлік эффектілер.

Қосарлану типтері: π-π, π-ρ, ρ-π, π-σ, σ-σ. Шектелген (резонанстық) стуктуралар, мезоформулалар. П-МО, біртұтас көрініс, центрлер және П-электрондар саны. Резонанс энергиясы және оның жүйе тұрақтылығына әсері. Мезомерлік эффектінің заттар физико-химиялық қасиеттеріне әсері.

Электрондардың ығысу теориясы

Химиялық синтез - бұл тар мағынада, күрделі молекулаларды қарапайымнан құру немесе құрастыру процесі. Кең мағынада - химиялық қосылыстарды химиялық және физикалық әдістермен өндіру. Өнімнің табиғатына байланысты синтез органикалық немесе бейорганикалық болуы мүмкін. Органикалық синтезде химиялық реакция өнімі бастапқы қосылыстардың біріне қарағанда қарапайым зат бола алады. «Синтез» термині химияда алғаш б. з. д 121 ж. e. әйгілі римдік алхимик Галадиен. Синтез ұғымын қазіргі сөздің мағынасында неміс химигі Герман Колбе енгізген.

Ол алғаш рет орыс органикалық химигі, жан-жақты дамыған адам Зинин Николай Николаевичтің (1812-1880) тірі организмнен тыс органикалық заттарды синтездеу мүмкіндігін (зертханалық жағдайда) дәлелдеді.

Химиялық синтез жолы

«Синтетикалық» және «жасанды» ұғымдарды шатастыруға болмайды. Жасанды материал - шикізатты физикалық өзгерту арқылы алынады.

Мысалы:

Синтетикалық талшықтар - нейлон, нейлон. Жасанды шыны талшық, вискоза талшығы, асбест.

Синтетикалық былғары - теріге ұқсас пленканы өсірудің зертханалық әдісі. Теріні егу үшін. Жасанды былғары - шикізатқа (кеуекті полимерге) иленген жануарлар терісінің сыртқы түрі мен қасиеттерін береді. Бұл жағдайда полимер соңғы өнім емес, синтезделеді.

Синтетикалық тамақ - фантастикалық романдарда ғана бар. Жасанды тамақ - белгілі және танымал өнімдердің дәмін еліктейтін қоспалары бар сояның жартылай фабрикаттары.

Хлорохин фосфаты ДДҰ плазмодий вивакс инфекциясын (безгек) емдеуге арналған маңызды дәрілік заттардың типтік тізіміне енгізілген. Қазіргі уақытта COVID-19 емдеуге арналған хлорохин мен гидроксихлорохиннің тиімділігі мен қауіпсіздігін бағалау үшін сенімді мәліметтер алу үшін ауқымды клиникалық зерттеулер жүргізілуде. Бұл дәрі-дәрмектер қазіргі кезде безгек және кейбір аутоиммундық аурулар кезінде қолдануға рұқсат етілгендіктен, науқастардың аталған санаттарына олардың негізсіз жинақталуы немесе тіркелмеген мақсаттарда қолданылуы салдарынан көмек көрсету кезінде олардың жетіспеушілігіне жол бермеу маңызды. Хлорохин де, гидроксохлорохин де ауыр жанама әсерлер тудыруы мүмкін, әсіресе жоғары дозада қабылдағанда немесе басқа дәрілік заттармен біріктірілгенде.

Аралық өнімдер өндірісінің сатысын және химиялық түрлену әдістерін сипаттай отырып фосфат хлорохин (хингамин) синтезінің жалпы әдісі

Алынуы: Гульд-Джейкобс бағыты бойынша антитериалды хлорохинді (9) синтездеу және 16 және 17 генерациялау үшін жетекші құрылым ретінде қызмет еткен негізгі «белсенді қоспаның» пайда болуы.

Ұқсас жұмыстар

Органикалық реакциялардың жіктелуі мен механизмде

Химиядағы органикалық реакциялардың жүру механизмдері

Белоктар биохимиясы

Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі

Ферментті катализ

Ферменттердің әсер ету механизмдері

Стресстің теориясы мен механизмдері. Стресстік жағдаяттың алдын- алу, стрессті басқару

Заттар алмасуының реттелуі. Гормондар алмасуының биохимиясы

Басқарудың психологиялық заңы

Реакцияға қатысқан қажетті заттардың массасын, зат мөлшерін есептеу

Пәндер