Органических соединений. - раздел Химия, По курсу БИО Органическая химия
Окислительно-Восстановительные Реакции (Овр) Занимают Большое...
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) занимают большое место в органической химии. Важнейшее значение имеют ОВР для процессов жизнедеятельности. С их помощью организм удовлетворяет свои энергетические потребности, поскольку при окислении органических веществ происходит высвобождение энергии. С другой стороны, эти реакции служат для превращения пищи в компоненты клетки.
Окисление в органической химии — процесс удаления водорода с образованием кратной связи или новой связи между атомом углерода и гетероатомом, более электроотрицательным, чем водород, например атомами кислорода, азота, серы и т. д.
Восстановление – процесс, обратный окислению, – сопровождается образованием новых связей с водородом и включает перенос электронов к органическому субстрату.
В окислительно-восстановительных процессах меняется степень окисления атома углерода
Окислители представляют собой соединения, обладающие высоким сродством к электрону. Окислителями могут служить кислород, пероксиды, азотная кислота, галогены, гипогалогениты, хлорная кислота, соединения металлов в высших степенях окисления (например, оксид марганца (IV), оксид свинца(II), перманганат калия, хромовая кислота).
Окисление органического субстрата протекает тем легче, чем сильнее его тенденция к отдаче электронов.
Насыщенные углеводороды – наиболее трудно окисляющиеся органические соединения. Для их окисления необходимы жесткие условия (например, горячая хромовая смесь); более мягкие окислители в обычных условиях на них не действуют.
Промежуточные продукты окисления – первичные, вторичные спирты и альдегиды – окисляются легче исходных углеводородов. Последующему окислению, как правило, подвергается уже начавший окисляться атом углерода. Конечные продукты неполного окисления углеводородов – карбоновые кислоты, кетоны и третичные спирты – требуют для своего окисления гораздо более жестких условий, необходимых для разрыва углерод – углеродных связей.
Гидропероксиды R–О–О–Н – важные промежуточные продукты окисления С–Н связей в мягких условиях, в частности в условиях организма. Способность С–Н связи к окислению увеличивается, если она расположена рядом с двойной связью или ароматическим кольцом.
Первичные и вторичные спирты по сравнению с углеводородами окисляются в более мягких условиях. При окислении первичных спиртов необходимо быстро выделять альдегид из реакционной смеси для предотвращения его дальнейшего окисления в карбоновую кислоту.
Одноосновные карбоновые кислоты, как правило, устойчивы к действию окислителей. Легко окисляются лишь муравьиная кислота и кислоты с третичным атомом углерода в a-положении. При окислении последних получаются a-оксикислоты:
(CH3)2CH-COOH + [O] ® (CH3)2COH-COOH
В животных организмах одноосновные карбоновые кислоты также способны окисляться, причем атом кислорода направляется всегда в b-положение. Так, например, в организме больных диабетом масляная кислота переходит в b-окимасляную кислоту:
CH3-CH2-CH2-COOH + 2O ® CH3-CH(OH)-CH2-COOH
Окисление масляной кислоты удалось провести и в лабораторных условиях, действуя на нее 3%-ным раствором перекиси водорода. Масляная кислота переходит при этом в b-оксимасляную кислоту, при дальнейшем окислении получается ацетоуксусная кислота:
Окислительно-восстановительные процессы в организме. Одним из участников этих процессов является кофермент НАД+, который служит акцептором гидрид-иона при биологическом дегидрировании, превращаясь при этом в восстановленную форму НАДН.
Например, с участием НАД+ осуществляется одна из наиболее универсальных реакций биологического окисления – дегидрирование спирта в альдегид или кетон.
Альдегиды – один из наиболее легко окисляющихся классов органических соединений. Их превращение в карбоновые кислоты осуществляется под действием большинства окислителей, включая кислород воздуха. Даже такие слабые окислители, как гидроксид серебра в аммиачном растворе (реактив Толленса) или щелочной раствор тартратного комплекса меди (II) (реактив Фелинга), легко восстанавливаются альдегидами. Обе эти реакции часто используют как качественные для обнаружения альдегидной группы.
Окисление двойных углерод – углеродных связей. В зависимости от условий окисление С=С связей может приводить к эпоксидам, 1-,2-диолам (гликолям) или карбонильным соединениям – продуктам расщепления двойной связи.
Способность ароматических углеводородов к окислению заметно увеличивается при переходе от бензола к нафталину и далее к антрацену.
Широко распространены в природе и играют роль стимуляторов роста, антибиотиков, а также участвуют в окислительно-восстановительных процессах, сопровождающих дыхание.
Наиболее важны 1,4-хиноны, называемые просто хинонами. Хиноны – сильные окислители. Принимая два электрона и два протона, они восстанавливаются в соответствующие гидрохиноны.
Окислительно-восстановительные свойства системы хинон – гидрохинон играют важную роль в организме. По отношению к большинству органических субстратов эта система играет роль окислителя. Принимая электроны от субстрата, замещенный хинон in vivo превращается в соответствующий гидрохинон, который в свою очередь, передавая электроны (через цитохромную систему) кислороду, обратно восстанавливается в хинон. Таким образом, система хинон – гидрохинон участвует в процессе переноса электронов от субстрата к кислороду.
Для восстановления органических соединений могут быть использованы практически все восстановители. Чаще всего применяются водород в присутствии гетерогенных катализаторов, гидриды металлов и активные металлы (Na или Zn). Наиболее общий способ восстановления ненасыщенных углерод - углеродных связей – каталитическое гидрирование. Алкены, алкины, ароматические углеводороды и их производные присоединяют водород в присутствии тонкоизмельченных металлов (никеля, платины, палладия) или оксидов металлов. Условия реакции зависят от природы субстратов и катализаторов.
Государственное образовательное учреждение... Высшего профессионального образования... Тамбовский государственный университет им Г Р Державина...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Органических соединений.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Теории строения органических соединений
Первой возникла в начале XIX в. теория радикалов (Ж. Гей-Люссак, Ф. Велер, Ю. Либих). Радикалами были названы группы атомов, переходящие без изменения при химических реакциях из од
Электронное строение атома углерода. Гибридизация.
Для валентного электронного слоя атома С, находящегося вглавной подгруппе четвёртой группы второго периода Периодической таблицы Д. И. Менделеева главное квантовое число n = 2, побочное (орбитально
Сопряженные системы
Различают два типа сопряженных систем (и сопряжений).
1. p, p-сопряжение — электроны делокализованы
Конформации органических молекул
Поворот вокруг s-связи С–С совершается сравнительно легко, углеводородная цепь может принимать разные формы. Конформационные формы легко переходят друг в друга и поэтому не являются различными соед
Конформации циклических соединений.
Циклопентан. У пятичленного цикла в плоской форме валентные углы равны 108°, что близко к нормальному значению для sр3-гибридного атома. Поэтому в плоском циклопентане, в отличие от цикл
Конфигурационные изомеры
Это стереоизомеры с различным расположением вокруг определенных атомов других атомов, радикалов или функциональных групп в пространстве относительно друг друга.
Различают понятия диастере
Общая характеристика реакций органических соединений.
Кислотность и основность органических соединений.
Для оценки кислотности и основности органических соединений наибольшее значение имеют две теории – теория Бренстеда и тео
Общая характеристика реакций органических соединений
Большинство органических реакций включает несколько последовательных (элементарных) стадий. Детальное описание совокупности этих стадий называется механизмом. Механизм реакции —
Селективность реакций
Во многих случаях в органическом соединении присутствуют несколько неравноценных реакционных центров. В зависимости от строения продуктов реакции говорят о региоселективности, хемоселективности и с
Радикальные реакции.
Хлор реагирует с предельными углеводородами только под влиянием света, нагревания или в присутствии катализаторов, причем последовательно замещаются хлором все атомы водорода:
СН4
Реакции электрофильного присоединения
Ненасыщенные углеводороды — алкены, циклоалкены, алкадиены и алкины — проявляют способность к реакциям присоединения, так как содержат двойные или тройные связи. Более важной in vivo является двойн
И элиминирования у насыщенного атома углерода
Реакции нуклеофильного замещения у sp3- гибридизованного атома углерода: гетеролитические реакции, обусловленные поляризацией s- связи углерод - гетероатом (галогенопро
Реакции нуклеофильного замещения в ряду карбоновых кислот.
Только с чисто формальных позиций можно рассматривать карбоксильную группу как комбинацию карбонильной и гидроксильной функций. Фактически их взаимное влияние друг на друга таково, что полностью и
Участвующие в процессах жизнедеятельности
Подавляющее большинство органических веществ, участвующих в процессах метаболизма, представляют собой соединения с двумя и более функциональными группами. Такие соединения принято классифицировать
Двухатомные фенолы
Двухатомные фенолы – пирокатехин, резорцин, гидрохинон – входят в состав многих природных соединений. Все они дают характерное окрашивание с хлоридом железа. Пирокатехин (о-дигидроксибензол, катехо
Дикарбоновые и ненасыщенные карбоновые кислоты.
Карбоновые кислоты, содержащие в своем составе одну карбоксильную группу, называют одноосновными, две — двухосновными т. д.
Дикарбоновые кислоты – белые кристаллические вещества, обладающи
Аминоспирты
2-Аминоэтанол (этаноламин, коламин) – структурный компонент сложных липидов, образуется путем размыкания напряженных трехчленных циклов этиленоксида и этиленимина аммиаком или водой соответственно
Гидрокси- и аминокислоты.
Гидроксикислоты содержат в молекуле одновременно гидроксильную и карбоксильную группы, аминокислоты — карбоксильную и аминогруппу.
В зависимости от расположения гидрокси- или аминогруппы п
Оксокислоты
Оксокислоты — соединения, содержащие одновременно карбоксильную и альдегидную (или кетонную) группы. В соответствии с этим различают альдегидокислоты и кетокислоты.
Простейшей альдегидокис
ТЕМА 10. Биологически важные гетероциклические соединения
Гетероциклические соединения (гетероциклы) – соединения, включающие в цикл один или несколько атомов, отличных от углерода (гетероатомов). Гетероциклические системы лежат в основе с
ТЕМА 11. Аминокислоты, пептиды, белки
Строение и свойства аминокислот и пептидов.
Аминокислоты — соединения, в молекулах которых одновременно присутствуют амино- и карбоксильные группы. Природные a-амин
Пространственное строение полипептидов и белков
Для высокомолекулярных полипептидов и белков наряду с первичной структурой характерны более высокие уровни организации, которые принято называть вторичной, третичной и четвертичной структурами.
ТЕМА 12. Углеводы: моно, ди- и полисахариды
Углеводы разделяют на простые (моносахариды) и сложные (полисахариды).
Моносахариды (монозы). Это гетерополифункциональные соединения, содержащие карбонильную и несколько г
ТЕМА 13. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) – это биополимеры, мономерными звеньями которых являются нуклеотиды.
Нуклеотид представляет собой трехкомпонентную структуру, состоящую
Нуклеозиды.
Гетероциклические основания образуют N-гликозиды с D-рибозой или 2-дезокси-D-рибозой. В химиии нуклеиновых кислот такие N-гликозиды называют нуклеозидами. D-рибоза и 2-дезокси- D -рибоза в состав п
Нуклеотиды.
Нуклеотидами называются фосфаты нуклеозидов. Фосфорная кислота обычно этерифицирует спиртовый гидроксил при С-5' или С-3' в остатке рибозы или дезоксирибозы (атомы цикла азотистых оснований нумерую
Стероиды
Стероиды широко распространены в природе, выполняют в организме разнообразные функции. К настоящему времени известно около 20 000 стероидов; более 100 из них применяется в медицине. Стероиды имеют
Стероидные гормоны
Гормоны – биологически активные вещества, образующиеся в результате деятельности желез внутренней секреции и принимающие участие в регуляции обмена веществ и физиологических функций в организме.
Стерины
Как правило, клетки очень богаты стеринами. В зависимости от источника выделения различают зоостерины (из животных), фитостерины (из растений), микостерины (из грибов) и стерины микроорганизмов. В
Желчные кислоты
В печени стерины, в частности холестерин, превращаются в желчные кислоты. Алифатическая боковая цепь у С17 в желчных кислотах, производных углеводорода холана, состоит из 5 атомов углеро
Терпены и терпеноиды
Под этим названием объединяют ряд углеводородов и их кислородсодержащих производных — спиртов, альдегидов и кетонов, углеродный скелет которых построен из двух, трех и более звеньев изопрена. Сами
Витамины
Витаминами обычно называют органические вещества, присутствие которых в небольшом количестве в пище человека и животных необходимо для их нормальной жизнедеятельности.
Это классическое опр
Житрорастворимые витамины
Витамин А относится к сесквитерпенам, содержится в масле, молоке, яичном желтке, рыбьем жире; свиное сало и маргарин его не содержат. Это витамин роста; недостаток его в пище вызыв
Водорастворимые витамины
В конце прошлого века тысячи моряков на японских судах страдали, а многие из них умирали мучительной смертью от таинственной болезни «бери-бери». Одной из загадок бери-бери было то, что моряки на с
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов