معلومة

5.7: الروابط التساهمية - علم الأحياء

5.7: الروابط التساهمية - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في حالة تفاعلات van der Waals ، تحتفظ الذرات والجزيئات المعنية بقبضتها على إلكتروناتها ، وتبقى متميزة ومنفصلة. ومع ذلك ، هناك حالات تأتي فيها الذرات "لتشترك" في إلكترونات بعضها البعض. في الواقع ، نظرًا لأنه لا يمكن تمييز إلكترون واحد من الناحية النظرية عن أي إلكترون آخر ، فإنه يصبح جزءًا من نظام إلكترون الجزيء156. يكون الجزيء مستقرًا إذا كانت طاقات الرابطة المرتبطة بالذرات المترابطة داخل الجزيء عبارة عن فخذ بما يكفي للبقاء على قيد الحياة للطاقة التي يتم توصيلها للجزيء من خلال التصادم مع الجزيئات المجاورة أو امتصاص الطاقة (الضوء).

عندما تشكل الذرات رابطة تساهمية ، تندمج أسطحها الفردية من فان دير فال لإنتاج سطح جزيئي جديد من فان دير فال. هناك عدد من الطرق لرسم الجزيئات ، ولكن عرض سطح Van der Waals بملء الفراغ هو الأكثر واقعية (على الأقل لأغراضنا). في حين أنها واقعية يمكن أن تكون مربكة ، لأنها تحجب البنية الجزيئية الأساسية ، أي كيف ترتبط الذرات في الجزيء ببعضها البعض. يمكن ملاحظة ذلك في هذه المجموعة من التمثيلات للجزيء البسيط 2-ميثيل بروبان157. عندما تصبح الجزيئات أكبر ، كما هو الحال مع العديد من الجزيئات المهمة بيولوجيًا ، يمكن أن يصبح من المستحيل تقدير تنظيمها الأساسي بناءً على تمثيل سطح فان دير فال.

نظرًا لأنها تشكل كيانًا مستقرًا جديدًا ، فليس من المستغرب (ربما) أن تكون خصائص الجزيء مختلفة تمامًا ، على الرغم من تأثرها بالتأكيد ، بخصائص الذرات التي تتكون منها. لتقريب الدرجة الأولى ، تعتمد خصائص الجزيء على شكله ، والذي تمليه كيفية ارتباط الذرات المختلفة مع الجزيء ببعضها البعض. يتم فرض هذه الأشكال الهندسية من خلال الخواص الميكانيكية الكمومية لكل ذرة و (خاصة عندما تكبر الجزيئات ، كما يحدث غالبًا في الأنظمة البيولوجية) التفاعلات بين أجزاء مختلفة من الجزيء. يمكن لبعض الذرات ، الشائعة في الأنظمة البيولوجية ، مثل الهيدروجين (H) ، أن تشكل رابطة تساهمية واحدة فقط. يمكن للآخرين تكوين روابط (أكسجين (O) وكبريت (S)) ، أو ثلاثة (نيتروجين (N)) ، أو أربعة (كربون (C)) ، أو خمسة (فوسفور (P)) روابط.

بالإضافة إلى الجزيئات الأصغر ، تحتوي الأنظمة البيولوجية على عدد من الأنواع المتميزة من الجزيئات الكبيرة للغاية ، والتي تتكون من آلاف الذرات. تُعرف هذه بالجزيئات الكبيرة. هذه الجزيئات الكبيرة ليست جامدة. يمكن أن تنثني مرة أخرى على نفسها مما يؤدي إلى تفاعلات داخل الجزيئية. هناك أيضًا تفاعلات بين الجزيئات. يمكن أن تختلف قوة وخصوصية هذه التفاعلات بشكل كبير ، وحتى التغييرات الصغيرة في التركيب الجزيئي يمكن أن يكون لها تأثيرات مثيرة.

الجزيئات والتفاعلات الجزيئية ديناميكية. يمكن أن يؤدي التصادم مع الجزيئات الأخرى إلى دوران أجزاء من الجزيء حول رابطة واحدة158. إن وجود رابطة مزدوجة يقيد هذه الأنواع من الحركات ؛ يتطلب الدوران حول رابطة مزدوجة ما يرقى إلى كسر إحدى الروابط ثم إصلاحها. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كنت قد أتقنت بعض الكيمياء ، فأنت تعرف هذا بالفعل ، فغالبًا ما يكون من الخطأ اعتبار الروابط كيانات متميزة ، معزولة عن بعضها البعض ومحيطها. يمكن أن تتفاعل الروابط المتجاورة لتشكل ما يُعرف باسم هياكل الرنين التي تتصرف كمزيج من الروابط الفردية والمزدوجة. مرة أخرى ، يقيد هذا الدوران الحر حول محور الرابطة ويعمل على تقييد الهندسة الجزيئية. كما سنرى لاحقًا مع رابطة الببتيد ، التي تحدث بين ذرة الكربون (C) والنيتروجين (N) في سلسلة البولي ببتيد ، هي مثال على بنية الرنين هذه. وبالمثل ، فإن الهياكل الحلقية الموجودة في "القواعد" المختلفة الموجودة في الأحماض النووية تنتج هياكل مسطحة يمكن أن تتراكم فوق بعضها البعض. تتحد هذه التعقيدات الهندسية المختلفة لجعل التنبؤ بالبنية ثلاثية الأبعاد لجزيء معين أمرًا صعبًا بشكل متزايد مع زيادة حجمه.


موارد تفاعلية للمدارس

النشاط الجزيئي

يتم قياس معدل نشاط الإنزيم بعدد جزيئات الركيزة التي يتم تحويلها في الدقيقة بواسطة جزيء إنزيم واحد.

عدد دوران

يتم قياس معدل نشاط الإنزيم بعدد جزيئات الركيزة التي يتم تحويلها في الدقيقة بواسطة جزيء إنزيم واحد.

روابط تساهمية

تتشكل عندما تشترك الذرات في الإلكترونات لتحقيق غلاف خارجي مستقر ، تكون الرابطة التساهمية عبارة عن زوج مشترك من الإلكترونات.

تركيز

كمية المادة (المذابة) في المحلول

كبد

عضو كبير في الجزء العلوي من البطن يقوم بتصنيع وتخزين وتفكيك المواد التي يحتاجها الجسم

العوامل المؤثرة على عمل الانزيم

توجد الإنزيمات بكميات صغيرة جدًا في الخلايا ولكن هذا كل ما هو مطلوب. نظرًا لأن كل إنزيم يسرع التفاعل بعدة أوامر من حيث الحجم ، يتم قياس نشاط الإنزيم على أنه النشاط الجزيئي ، المعروف أيضًا باسم رقم الدوران. هذا هو عدد جزيئات المواد المتفاعلة (الركيزة) التي يتم تحويلها في الدقيقة بواسطة جزيء إنزيم واحد. على سبيل المثال الكاتلاز هو إنزيم موجود في الكبد والبطاطس. إنه يحفز تكسير بيروكسيد الهيدروجين إلى الأكسجين والماء.

رقم الدوران هو 6 × 10 6 دقيقة -1.

تعتبر الإنزيمات من المحفزات الفعالة التي تسرع التفاعلات بشكل عام بمعامل 10 8-10 26 فوق معدل التفاعل غير المحفز. ومع ذلك ، تتأثر معدلات التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم بعدد من العوامل المختلفة. في معظم الحالات ، يرجع تأثير العامل على معدل التفاعل إلى تأثيره على الموقع النشط.

تركيز الركيزة

بالنسبة لكمية معينة من الإنزيم ، تؤدي الزيادة في الركيزة إلى زيادة معدل التفاعل. كلما زاد عدد جزيئات الركيزة ، كلما كان التفاعل أسرع حيث يتم استخدام المزيد من المواقع النشطة. يستمر هذا حتى يكون تركيز الركيزة مرتفعًا جدًا بحيث تعمل جميع جزيئات الإنزيم بأقصى طاقتها. في هذه المرحلة ، ومع إضافة المزيد من الركيزة ، فإن التفاعل لن يكون أسرع.

رسم بياني يوضح تأثير تركيز الركيزة على معدل تفاعل خاضع للرقابة من الإنزيم مع زيادة الإنزيم

درجة حرارة

في معظم التفاعلات الكيميائية تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة معدل التفاعل. عندما يتم تسخين المواد المتفاعلة ، تتحرك الجسيمات بشكل أسرع ومن المرجح أن تصطدم بطاقة كافية للتغلب على طاقة التنشيط للمواد المتفاعلة. نستخدم معامل درجة الحرارة Q10 للتعبير عن تأثير درجة الحرارة على معدل التفاعل. لجميع ردود الفعل تقريبًا ، س10 هو اثنان لكل 10 درجات مئوية ارتفاع في درجة الحرارة في نطاق درجة الحرارة 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية. وبعبارة أخرى ، يتضاعف معدل التفاعل لكل 10 درجات مئوية ارتفاع في درجة الحرارة.

في العديد من ردود الفعل س10 لا يزال حوالي اثنين مع استمرار ارتفاع درجة الحرارة. ولكن في معظم التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم ، بمجرد ارتفاع درجة الحرارة فوق 40 درجة مئوية ، ينخفض ​​معدل التفاعل بسرعة ويتوقف.

رسم بياني يوضح تأثير درجة الحرارة على معدل تفاعل مضبوط من الإنزيم

  • في البداية ، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة فوق درجة الحرارة المثلى إلى كسر بعض الروابط الهيدروجينية التي تحمل شكل الموقع النشط. هذا يقلل من كفاءة الإنزيم وينخفض ​​معدل التفاعل.
  • إذا انخفضت درجة الحرارة مرة أخرى ، يتم إصلاح الروابط الهيدروجينية واستعادة نشاط الإنزيم.
  • إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع ، تنكسر روابط ثاني كبريتيد والروابط التساهمية. هذا يدمر شكل الموقع النشط بشكل دائم وبالتالي يتم فقد النشاط التحفيزي للإنزيم بشكل دائم. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تغيير طبيعة الإنزيم بشكل دائم.

تأثير درجة الحرارة على تفاعل يتحكم فيه الإنزيم

درجة الحموضة في البيئة لها تأثير كبير على معدل التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم. الروابط بين الجزيئات - خاصة الروابط الهيدروجينية - التي تحافظ على البنية الثلاثية والموقع النشط معرضة بشدة للتغيرات في تركيز أيون الهيدروجين. كل إنزيم له درجة حموضة مثالية يعمل عنده بمعدله الأمثل. يؤدي التغيير في الرقم الهيدروجيني إلى تغيير في شكل الموقع النشط. ليس من السهل على المواد المتفاعلة أن تتلاءم مع الموقع النشط وترتبط به. ينخفض ​​نشاط الإنزيم ويبطئ معدل التفاعل. إذا كان التغيير كبيرًا جدًا ، فلن تتمكن الركيزة من الارتباط بالموقع النشط على الإطلاق ولن يتمكن الإنزيم بعد الآن من تحفيز التفاعل. في معظم الحالات ، يتم استعادة نشاط الإنزيم مع عودة الأس الهيدروجيني إلى مستواه الأمثل.

رسم بياني يوضح تأثير الأس الهيدروجيني على معدل تفاعل مضبوط من الإنزيم

تأثير الأس الهيدروجيني على تفاعل متحكم فيه الإنزيم

الانزيمات في المتطرفين

يخبرنا كل ما نعرفه عن بنية الإنزيمات أنها لا تستطيع العمل في درجات الحرارة القصوى ، أو في درجات الحموضة القصوى ، أو في أي ظروف مثل المياه شديدة الملوحة التي قد تؤثر على التركيب الجزيئي للبروتين وشكل الموقع النشط.

ومع ذلك ، تم العثور على الكائنات الحية - والإنزيمات التي تمكنها من العمل - في الينابيع الحارة ذات الماء بالقرب من نقطة الغليان ، وفي أعماق الجليد ، وفي الملوحة الشديدة (مثل بعض البرك الصغيرة في أماكن مثل وادي الموت في الولايات المتحدة الأمريكية. ) وفي مجموعة واسعة من البيئات ذات الأس الهيدروجيني المختلفة. يدرس العلماء هذه الإنزيمات المتطرفة - ليس أقلها أنه قد يكون لها العديد من التطبيقات الصناعية (انظر الإنزيمات في الصناعة). لقد تطورت البروتينات بأعداد كبيرة جدًا من الهيدروجين وثاني كبريتيد والروابط التساهمية ، مما يمنحها هياكل مستقرة بشكل غير عادي يبدو أنها قادرة على تحمل الظروف المتطرفة التي تعيش فيها.

في الينابيع الساخنة ، والبرك المالحة والجليد ، تستمر إنزيمات الكائنات القاسية في العمل.


5.7: الروابط التساهمية - علم الأحياء

عندما تشترك ذرتان في الإلكترونات لإكمال غلاف التكافؤ ، فإنها تنشئ رابطة تساهمية. الطاقة الكهربية للذرة و rsquos والقوة التي يتم بها سحب الإلكترونات المشتركة نحو الذرة و [مدش] تحدد كيفية مشاركة الإلكترونات. يمكن أن تكون الجزيئات التي تتكون من روابط تساهمية إما قطبية أو غير قطبية. الذرات ذات السالب الكهربية المتشابهة تشكل روابط تساهمية غير قطبية حيث يتم تقاسم الإلكترونات بالتساوي. تشترك الذرات ذات الكيانات الكهربية المختلفة في الإلكترونات بشكل غير متساوٍ ، مما يؤدي إلى تكوين روابط قطبية.

الرابطة التساهمية تتكون من إلكترونين مشتركين

يتحدد عدد الروابط التساهمية التي يمكن أن تشكلها الذرة بعدد إلكترونات التكافؤ التي تمتلكها. الأكسجين ، على سبيل المثال ، يحتوي على ستة من ثمانية إلكترونات تكافؤ محتملة ، مما يعني أن كل ذرة أكسجين تحتاج إلى إلكترونين آخرين لتصبح مستقرة. يمكن للأكسجين تكوين روابط مفردة مع ذرتين أخريين ، كما يحدث عندما يشكل الماء مع ذرتين من الهيدروجين (الصيغة الكيميائية H2س). يمكن للأكسجين أيضًا تكوين رابطة مزدوجة مع ذرة أخرى فقط والتي تحتاج أيضًا إلى إلكترونين آخرين لإكمال ثماني بتاتها (على سبيل المثال ، ذرة أكسجين أخرى). يحتوي الكربون على أربعة إلكترونات تكافؤ ، وبالتالي يمكنه تكوين أربع روابط تساهمية ، كما هو الحال في الميثان (CH4).

عندما يتم تكوين رابطة تساهمية ، تشترك كلتا الذرتين في زوج من الإلكترونات في مدار هجين يختلف في الشكل عن المدار العادي. وهكذا فإن الإلكترونات المشاركة في الرابطة تدور في مسار معدل حول نوى كلتا الذرتين. الروابط التساهمية قوية وبمجرد تشكيلها لا يمكن كسرها بالقوى الفيزيائية.

تحدد الكهربية ما إذا كان الجزيء قطبيًا أم غير قطبي

الكهربية هي ميل الذرة لجذب الإلكترونات في الرابطة. الفلور هو أكثر ذرات كهربية سالبة. بدءًا من الفلور في الزاوية اليمنى العليا من الجدول الدوري (مع حذف الغازات النبيلة في العمود الموجود في أقصى اليمين) ، تميل القدرة الكهربية للذرات إلى الانخفاض مع حركة قطرية يسارًا لأسفل الجدول الدوري ، بحيث تكون الذرات ذات أقل كهرومغناطيسية في الأسفل الزاوية اليسرى (على سبيل المثال ، الفرانسيوم ، أو الاب). إذا كانت الذرات لها كهرومغناطيسية مختلفة تمامًا ، فمن المحتمل أن تشكل أيونات بدلاً من الروابط التساهمية. ومع ذلك ، بالنسبة للذرات التي تشكل روابط تساهمية مع بعضها البعض ، فإن قيمها الكهربية تحدد ما إذا كانت الرابطة ستكون قطبية أم غير قطبية.

الرابطة غير القطبية هي الرابطة التي يتم فيها مشاركة الإلكترونات بالتساوي ، ولا توجد شحنة عبر الجزيء. على النقيض من ذلك ، تحدث الرابطة القطبية عندما تكون إحدى الذرات كهرسلبية أكثر من الأخرى وتسحب الإلكترونات نحوها. تحتوي الروابط القطبية على شحنة سالبة جزئية من جانب وشحنة موجبة جزئية على الجانب الآخر ، وهو أمر مهم لأنه يجعل الجزيئات القطبية تتصرف بشكل مختلف عن الجزيئات غير القطبية.

الجزيئات القطبية محبة للماء لأن شحناتها الجزئية تجذبها إلى جزيئات مشحونة أخرى ، مما يعني أيضًا أنها قابلة للذوبان في الماء. الجزيئات غير القطبية و mdashthose التي تحتوي على امتدادات طويلة من الهيدروكربونات ، مثل الدهون و mdashare يقال أنها كارهة للماء. على عكس الجزيئات القطبية ، لن تذوب الجزيئات غير القطبية في الماء. غالبًا ما تكون الخلايا محاطة بسائل ولها سيتوبلازم تحتوي على الماء. وهكذا ، فإن الطريقة التي يتفاعل بها الجزيء مع الماء والجزيئات المشحونة الأخرى تؤثر على كيفية نقله واستخدامه بواسطة الخلايا.


IB HL Biology 2014-15

الهيكل الأساسي
& # 8211 التسلسل الخطي للأحماض الأمينية في سلسلة ploypeptide
& # 8211 يتم تثبيته معًا بواسطة روابط تساهمية مثل روابط الببتيد
& # 8211 يتم تحديد الهيكل الأساسي من خلال الجينات الجينية المتوافقة مع البروتين
& # 8211 يتحكم في جميع مستويات الهيكل اللاحقة

الهيكل الثانوي
& # 8211 الطريقة التي تنثني بها الأحماض الأمينية أو تنقلب على نفسها في أنماط متكررة منتظمة
& # 8211 تتكون من روابط هيدروجينية بين مجموعات الأمين والكربوكسيل من الأحماض الأمينية غير المتجاورة
& # 8211 قد تشكل حلزونات ألفا أو صفائح مطوية بيتا

  • حلزون ألفا
    & # 8211 شكل ملفوف باليد تتبرع فيه كل مجموعة عمودية من N-H برابطة هيدروجينية للعمود الفقري
    C = O للحمض الأميني أربعة بقايا في وقت سابق
    & # 8211 تسلسل النموذج الأكثر توقعًا والأكثر انتظامًا
  • ملاءات مطوية بيتا
    & # 8211 يتكون من سلاسل بيتا متصلة بشكل جانبي بواسطة ما لا يقل عن اثنين أو ثلاثة روابط هيدروجينية أساسية ، مما يشكل
    ورقة ملتوية ، مطوية.

الهيكل الثالث
& # 8211 الطريقة التي يطوي بها البولي ببتيد في شكل معقد ثلاثي الأبعاد
& # 8211 ناتج عن التفاعلات بين مجموعات R المتغيرة ، بما في ذلك روابط H ، روابط ثاني كبريتيد ، إلخ.
& # 8211 يحدد أن البروتين الرطب كروي أو ليفي

هيكل رباعي
& # 8211 التفاعلات بين الببتيدات الحيلة المتعددة أو المجموعات الاصطناعية لتكوين بروتين نشط بيولوجيًا
& # 8211 الهيكل الرباعي قد يساعد معًا من خلال مجموعة متنوعة من الروابط
& # 8211 لن يكون لكل البروتينات بنية رباعية


5.7: الروابط التساهمية - علم الأحياء

قسم الكيمياء العضوية ، جامعة جنيف ، جنيف ، سويسرا
بريد الالكتروني: [email protected]
الويب: www.unige.ch/sciences/chiorg/matile/
الفاكس: +41 22 379 5123
الهاتف: +41 22 379 6523

الملخص

تلخص هذه المراجعة استخدام الروابط التساهمية الديناميكية المتعامدة لبناء أنظمة وظيفية. الروابط التساهمية الديناميكية فريدة من نوعها بسبب طبيعتها المزدوجة. يمكن أن تكون قابلة للتغير مثل التفاعلات غير التساهمية أو دائمة مثل الروابط التساهمية ، اعتمادًا على الظروف. تشير أمثلة من الطبيعة ، بدءًا من دور ثاني كبريتيدات في طي البروتين إلى تبادل ثيويستر في التخليق الحيوي للبوليكيتيد ، إلى أفضل طريقة لاستخدام الروابط التساهمية الديناميكية في الأنظمة الوظيفية. تم الإبلاغ عن العديد من الأنظمة الوظيفية الاصطناعية التي تستخدم نوعًا واحدًا من الروابط التساهمية الديناميكية. بالنظر إلى أن معظم الأنظمة الوظيفية تستخدم في وقت واحد عدة أنواع من التفاعلات غير التساهمية معًا ، يتوقع المرء أن تحتوي الأدبيات على العديد من الأمثلة التي تستخدم فيها أنواعًا مختلفة من الروابط التساهمية الديناميكية بالمثل بالترادف. ومع ذلك ، فإن دمج الروابط التساهمية الديناميكية المتعامدة في الأنظمة الوظيفية يعد تطورًا نادرًا وحديثًا بشكل مدهش. تلخص هذه المراجعة المواد المتاحة بشكل شامل ، وتغطي مجموعة متنوعة بشكل ملحوظ من الوظائف. ومع ذلك ، من المحتمل أن تكون الأسئلة المطروحة أكثر وضوحًا من الوظائف المحددة التي تم تناولها هي أن الأسئلة المطروحة دائمًا ما تكون غير عادية تمامًا ، ومتطلبة للغاية وأصلية للغاية ، مع التركيز على الأنظمة الجزيئية التي يمكنها الفرز الذاتي ، أو الشفاء الذاتي ، أو التكيف ، أو التبادل ، أو النسخ ، أو النسخ ، أو حتى المشي و "التفكير" (بوابات منطقية). هذا التركيز على كيمياء المغامرة بعيدًا عن المسار المطروق يدعم الوعد بأنه من خلال الروابط التساهمية الديناميكية المتعامدة يمكننا طرح أسئلة لا يمكن طرحها بخلاف ذلك. يجب أن تجذب المجموعة الواسعة من الوظائف والمفاهيم المغطاة الكيميائي العضوي فوق الجزيئي ولكن أيضًا إلى المجتمع الأوسع.


موارد تفاعلية للمدارس

هيكل رباعي

في بعض البروتينات ، تتلاءم عدة سلاسل متعددة الببتيد معًا لتشكيل جزيء أكبر. يشير الهيكل الرباعي إلى الطريقة التي تتوافق بها سلاسل البولي ببتيد المختلفة معًا.

الهيكل الثالث

الهيكل ثلاثي الأبعاد النهائي للبروتين. يتم إنتاج هذا الهيكل عندما يتم طي الهيكل الثانوي لسلسلة البولي ببتيد.

جسر ثاني كبريتيد

رابطة تساهمية S-S تربط اثنين من الأحماض الأمينية السيستين معًا ، وتسمى أيضًا رابطة SS أو رابطة ثاني كبريتيد.

البروتينات: تراكيب البروتين

تحتوي البروتينات على بنية أولية وثانوية وثالثية وأحيانًا رباعي ، وكل جانب من جوانب الهيكل مهم للبروتين لأداء وظائفه. الروابط التي تربط الأحماض الأمينية معًا هي روابط ببتيدية. ومع ذلك ، فإن الأشكال المعقدة ثلاثية الأبعاد للبروتينات التي تمكنها من أداء وظائفها في الخلايا والجسم يتم إنشاؤها وتماسكها معًا بواسطة روابط الهيدروجين والروابط الأيونية وروابط ثاني كبريتيد.

البنية الأولية والثانوية والرباعية للبروتينات

  • الهيكل الأساسي للبروتين هو ترتيب الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها البعض لتشكيل سلسلة البولي ببتيد.
  • الهياكل الثانوية للبروتينات - حلزونات ألفا و صفائح مطوية - مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية بين الجزيئات القطبية في العمود الفقري لسلسلة البولي ببتيد. الروابط الهيدروجينية ضعيفة نسبيًا ولكن هناك الكثير منها.
  • يتم إنتاج البنية الثلاثية للبروتين عندما يتم طي الهيكل الثانوي لسلسلة البولي ببتيد - على سبيل المثال لتشكيل بروتين كروي مثل الإنزيم. الطيات مثبتة في مكانها بواسطة
      - هناك أعداد هائلة من هذه السندات الضعيفة نسبيًا. - تتشكل روابط قوية بين الحمض والقاعدة (أي لها خصائص القاعدة ، ويمكن أن تقبل بروتون H + أيون) مجموعات أمين لبعض الأحماض الأمينية في سلاسل عديد الببتيد.
  • روابط ثاني كبريتيد - روابط تتشكل بين الأحماض الأمينية التي تحتوي على مجموعات كبريتية على سبيل المثال السيستين أو الميثيونين ، عندما يحدثان بالقرب من بعضهما البعض في هياكل عديد الببتيد. يتم تكوين رابطة تساهمية بين المجموعات المحتوية على الكبريت لتشكيل جسر كبريت (يُعرف أيضًا باسم جسر ثاني كبريتيد).
  • تخلق الروابط الهيدروجينية وجسور الكبريت الأشكال المعقدة ثلاثية الأبعاد للبروتينات

    تتأثر بنية ووظائف البروتينات بكل من درجة الحرارة ودرجة الحموضة. يمكّنك فهم بنية البروتينات من فهم تأثير درجة الحرارة ودرجة الحموضة.


    السندات الفردية والمزدوجة والثلاثية

    جزيء الكلور ، Cl2

    هيكل نقطة لويس لجزيء الكلور.

    تحتوي ذرة الكلور على سبعة إلكترونات تكافؤ - تحتاج إلى "استعارة" واحدة للحصول على بنية غاز نبيل (غلاف خارجي "كامل" ، به ثمانية إلكترونات تكافؤ).

    قد تشترك ذرتان من الكلور في زوج إلكترون ، تتشارك كل منهما إلكترونًا مع الآخر.

    جزيء الأكسجين ، O2

    هيكل نقطة لويس لجزيء الأكسجين.

    تحتوي ذرة الأكسجين على ستة إلكترونات تكافؤ - تحتاج إلى "استعارة" اثنين للحصول على بنية غاز نبيل (غلاف خارجي "كامل" ، به ثمانية إلكترونات تكافؤ).

    قد تشترك ذرتان من الأكسجين في زوجين من الإلكترونات ، يتشارك كل منهما إلكترونين مع الآخر.

    جزيء النيتروجين ، N2

    هيكل نقطة لويس لجزيء النيتروجين.

    تحتوي ذرة النيتروجين على خمسة إلكترونات تكافؤ - تحتاج إلى "استعارة" ثلاثة للحصول على بنية غاز نبيل (غلاف خارجي "كامل" ، به ثمانية إلكترونات تكافؤ).

    قد تشترك ذرتان من النيتروجين في ثلاثة أزواج من الإلكترونات ، تتقاسم كل منها ثلاثة إلكترونات مع الأخرى.


    محتويات

    قبل القرن الثامن عشر ، اعتقد الكيميائيون عمومًا أن المركبات التي يتم الحصول عليها من الكائنات الحية تتمتع بقوة حيوية تميزها عن المركبات غير العضوية. وفقًا لمفهوم المذهب الحيوي (نظرية القوة الحيوية) ، تم منح المادة العضوية "قوة حيوية". [4] خلال النصف الأول من القرن التاسع عشر ، تم الإبلاغ عن بعض الدراسات المنهجية الأولى للمركبات العضوية. حوالي عام 1816 بدأ ميشيل شيفرويل دراسة الصابون المصنوع من دهون وقلويات مختلفة. قام بفصل الأحماض التي تنتج الصابون مع القلويات. نظرًا لأن هذه كانت جميعًا مركبات فردية ، فقد أثبت أنه من الممكن إجراء تغيير كيميائي في الدهون المختلفة (التي تأتي تقليديًا من مصادر عضوية) ، وإنتاج مركبات جديدة ، بدون "القوة الحيوية". في عام 1828 ، أنتج فريدريش فولر ملف عضوي اليوريا الكيميائية (كارباميد) ، أحد مكونات البول ، من غير عضوي مواد البدء (أملاح سيانات البوتاسيوم وكبريتات الأمونيوم) ، فيما يسمى الآن بتركيب Wöhler. على الرغم من أن Wöhler نفسه كان حذرًا بشأن الادعاء بأنه دحض النزعة الحيوية ، كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تصنيع مادة يُعتقد أنها عضوية في المختبر بدون مواد بيولوجية (عضوية). يتم قبول الحدث الآن بشكل عام باعتباره في الواقع دحضًا لعقيدة الحيوية. [5]

    في عام 1856 ، أنتج ويليام هنري بيركين ، أثناء محاولته تصنيع الكينين ، الصبغة العضوية المعروفة الآن باسم البنفسجي بيركين. إن اكتشافه ، الذي اشتهر على نطاق واسع من خلال نجاحه المالي ، زاد بشكل كبير من الاهتمام بالكيمياء العضوية. [6]

    كان الاختراق الحاسم للكيمياء العضوية هو مفهوم التركيب الكيميائي ، الذي تم تطويره بشكل مستقل في عام 1858 من قبل كل من فريدريش أوغست كيكولي وأرشيبالد سكوت كوبر. [7] اقترح الباحثان أن ذرات الكربون الرباعية التكافؤ يمكن أن ترتبط ببعضها البعض لتشكل شبكة كربون ، وأن الأنماط التفصيلية للرابطة الذرية يمكن تمييزها من خلال التفسيرات الماهرة للتفاعلات الكيميائية المناسبة. [8]

    بدأ عصر صناعة المستحضرات الصيدلانية في العقد الأخير من القرن التاسع عشر عندما بدأت شركة باير تصنيع حمض أسيتيل ساليسيليك - الذي يشار إليه أكثر باسم الأسبرين - في ألمانيا. [9] بحلول عام 1910 ، بدأ بول إيرليش ومجموعته المختبرية في تطوير مادة الأرسفينامين التي تحتوي على الزرنيخ ، (سالفارسان) ، كأول علاج طبي فعال لمرض الزهري ، وبالتالي بدأوا الممارسة الطبية للعلاج الكيميائي. شاع إيرليش مفاهيم عقاقير "الطلقة السحرية" وتحسين العلاجات الدوائية بشكل منهجي. [10] [11] قدم مختبره مساهمات حاسمة في تطوير المصل المضاد للخناق وتوحيد الأمصال العلاجية. [12]

    غالبًا ما تم العثور على أمثلة مبكرة للتفاعلات العضوية والتطبيقات بسبب مزيج من الحظ والتحضير للملاحظات غير المتوقعة. ومع ذلك ، شهد النصف الأخير من القرن التاسع عشر دراسات منهجية للمركبات العضوية. تطوير النيلي الاصطناعية هو توضيحي. انخفض إنتاج النيلي من مصادر نباتية من 19000 طن في عام 1897 إلى 1000 طن بحلول عام 1914 بفضل الأساليب الاصطناعية التي طورها Adolf von Baeyer. في عام 2002 ، تم إنتاج 17000 طن من النيلة الاصطناعية من البتروكيماويات. [14]

    في أوائل القرن العشرين ، تبين أن البوليمرات والإنزيمات عبارة عن جزيئات عضوية كبيرة ، وتبين أن البترول من أصل بيولوجي.

    يسمى التوليف متعدد الخطوات للمركبات العضوية المعقدة التوليف الكلي. زاد التوليف الكلي للمركبات الطبيعية المعقدة في تعقيد الجلوكوز والتربينول. على سبيل المثال ، فتحت المركبات المرتبطة بالكوليسترول طرقًا لتجميع الهرمونات البشرية المعقدة ومشتقاتها المعدلة. منذ بداية القرن العشرين ، ازداد تعقيد التوليفات الكلية لتشمل جزيئات عالية التعقيد مثل حمض الليسرجيك وفيتامين ب12. [15]

    حفز اكتشاف البترول وتطور صناعة البتروكيماويات على تطوير الكيمياء العضوية. تحويل المركبات البترولية الفردية إلى أنواع من المركبات بواسطة عمليات كيميائية مختلفة أدت إلى تفاعلات عضوية تتيح مجموعة واسعة من المنتجات الصناعية والتجارية بما في ذلك ، من بين (العديد) منتجات أخرى: البلاستيك ، والمطاط الصناعي ، والمواد اللاصقة العضوية ، ومختلف المواد المضافة والمحفزات البترولية المعدلة للخاصية.

    غالبية المركبات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية هي مركبات الكربون ، لذا فإن الارتباط بين الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية قريب جدًا بحيث يمكن اعتبار الكيمياء الحيوية في جوهرها فرعًا من فروع الكيمياء العضوية. على الرغم من أن تاريخ الكيمياء الحيوية قد يؤخذ على أنه يمتد إلى أربعة قرون ، إلا أن الفهم الأساسي للمجال لم يبدأ في التطور إلا في أواخر القرن التاسع عشر والمصطلح الفعلي الكيمياء الحيوية تم صياغته في بداية القرن العشرين. ازداد البحث في هذا المجال طوال القرن العشرين ، دون أي مؤشر على التراخي في معدل الزيادة ، كما يمكن التحقق من ذلك من خلال فحص خدمات التجريد والفهرسة مثل BIOSIS Previews and Biological Abstracts ، والتي بدأت في عشرينيات القرن الماضي كمجلد سنوي واحد ، لكنها نمت بشكل كبير لدرجة أنه بحلول نهاية القرن العشرين كانت متاحة فقط للمستخدم اليومي كقاعدة بيانات إلكترونية عبر الإنترنت. [16]

    نظرًا لوجود المركبات العضوية غالبًا كمخاليط ، فقد تم أيضًا تطوير مجموعة متنوعة من التقنيات لتقييم تقنيات الكروماتوغرافيا النقية ذات أهمية خاصة لهذا التطبيق ، وتشمل HPLC وكروماتوغرافيا الغاز. تشمل الطرق التقليدية للفصل التقطير ، التبلور ، التبخر ، الفصل المغناطيسي ، الاستخلاص بالمذيبات.

    تميزت المركبات العضوية تقليديًا بمجموعة متنوعة من الاختبارات الكيميائية ، تسمى "الطرق الرطبة" ، ولكن تم استبدال هذه الاختبارات إلى حد كبير عن طريق التحليل الطيفي أو طرق التحليل الأخرى التي تستخدم الكمبيوتر بشكل مكثف. [17] الطرق التحليلية الرئيسية المدرجة بترتيب تقريبي للفائدة هي:

      هي التقنية الأكثر استخدامًا ، حيث تسمح في كثير من الأحيان بالتخصيص الكامل للتوصيل الذري وحتى الكيمياء الفراغية باستخدام التحليل الطيفي للارتباط. تتواجد الذرات المكونة الرئيسية للكيمياء العضوية - الهيدروجين والكربون - بشكل طبيعي مع النظائر المستجيبة للرنين المغناطيسي النووي ، على التوالي 1 H و 13 C.: طريقة مدمرة تستخدم لتحديد التركيب الأولي للجزيء. انظر أيضًا قياس الطيف الكتلي أدناه. يشير إلى الوزن الجزيئي للمركب ، ومن أنماط التجزئة ، يشير إلى هيكله. يمكن لمقياس الطيف الكتلي عالي الدقة تحديد الصيغة الدقيقة للمركب ويستخدم بدلاً من التحليل العنصري. في الأوقات السابقة ، كان قياس الطيف الكتلي يقتصر على الجزيئات المحايدة التي تظهر بعض التقلبات ، ولكن تقنيات التأين المتقدمة تسمح للفرد بالحصول على "مواصفات الكتلة" لأي مركب عضوي تقريبًا. يمكن أن يكون مفيدًا في تحديد الهندسة الجزيئية عند توفر بلورة واحدة للمادة. تسمح الأجهزة والبرامج عالية الكفاءة بتحديد الهيكل في غضون ساعات من الحصول على بلورة مناسبة.

    توفر الطرق الطيفية التقليدية مثل التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والدوران البصري والتحليل الطيفي للأشعة المرئية / فوق البنفسجية معلومات هيكلية غير محددة نسبيًا ولكنها تظل قيد الاستخدام لتطبيقات محددة. يمكن أن يكون معامل الانكسار والكثافة مهمين أيضًا لتحديد المادة.

    تشمل الخصائص الفيزيائية للمركبات العضوية ذات الأهمية كلاً من السمات الكمية والنوعية. تتضمن المعلومات الكمية نقطة الانصهار ونقطة الغليان ومؤشر الانكسار. تشمل الخصائص النوعية الرائحة والاتساق والذوبان واللون.

    تحرير خصائص الذوبان والغليان

    عادة ما تذوب المركبات العضوية ويغلي الكثير. في المقابل ، في حين أن المواد غير العضوية يمكن أن تذوب عمومًا ، فإن الكثير منها لا يغلي ، وبدلاً من ذلك تميل إلى التحلل. في الأوقات السابقة ، قدمت نقطة الانصهار (mp) ونقطة الغليان (b.p.) معلومات مهمة عن نقاء وهوية المركبات العضوية. ترتبط نقاط الانصهار والغليان بقطبية الجزيئات ووزنها الجزيئي. بعض المركبات العضوية ، وخاصة المتناظرة منها ، سامية. من الأمثلة المعروفة لمركب عضوي لا يُستهان به هو شبه ثنائي كلورو بنزين ، المكون العطري لكرات النفتالين الحديثة. عادة ما تكون المركبات العضوية غير مستقرة جدًا عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية ، على الرغم من وجود بعض الاستثناءات.

    تحرير الذوبان

    تميل المركبات العضوية المحايدة إلى أن تكون كارهة للماء أي أنها أقل قابلية للذوبان في الماء مقارنة بالمذيبات العضوية. تشمل الاستثناءات المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعات مؤينة وكذلك كحول منخفض الوزن الجزيئي ، وأمينات ، وأحماض كربوكسيلية حيث يحدث الترابط الهيدروجيني. خلاف ذلك ، تميل المركبات العضوية إلى الذوبان في المذيبات العضوية. تختلف قابلية الذوبان بشكل كبير مع المذاب العضوي والمذيب العضوي.

    تحرير خصائص الحالة الصلبة

    الخصائص المتخصصة المختلفة للبلورات الجزيئية والبوليمرات العضوية ذات الأنظمة المترافقة ذات أهمية اعتمادًا على التطبيقات ، على سبيل المثال الميكانيكية الحرارية والكهروميكانيكية مثل الكهرباء الانضغاطية والتوصيل الكهربائي (انظر البوليمرات الموصلة وأشباه الموصلات العضوية) والخصائص الكهروضوئية (مثل البصريات غير الخطية). لأسباب تاريخية ، فإن هذه الخصائص هي أساسًا مواضيع مجالات علم البوليمر وعلم المواد.

    تكون أسماء المركبات العضوية إما منهجية ، تتبع منطقيًا مجموعة من القواعد ، أو غير منهجية ، تتبع تقاليد مختلفة. يتم تحديد التسمية المنهجية بواسطة مواصفات من IUPAC. تبدأ التسمية المنهجية باسم البنية الأم داخل الجزيء محل الاهتمام. ثم يتم تعديل هذا الاسم الأصلي من خلال البادئات واللواحق والأرقام لنقل البنية بشكل لا لبس فيه. بالنظر إلى أن ملايين المركبات العضوية معروفة ، فإن الاستخدام الصارم للأسماء المنهجية يمكن أن يكون مرهقًا. وبالتالي ، يتم اتباع توصيات IUPAC عن كثب للمركبات البسيطة ، ولكن ليس الجزيئات المعقدة. لاستخدام التسمية المنهجية ، يجب أن يعرف المرء هياكل وأسماء الهياكل الأصلية. تشتمل الهياكل الأصلية على الهيدروكربونات غير المستبدلة ، والدورات غير المتجانسة ، ومشتقاتها أحادية الوظيفة.

    تعتبر التسمية غير المنهجية أبسط ولا لبس فيها ، على الأقل بالنسبة للكيميائيين العضويين. الأسماء غير المنهجية لا تشير إلى بنية المركب. وهي شائعة بالنسبة للجزيئات المعقدة ، والتي تشمل معظم المنتجات الطبيعية. Thus, the informally named lysergic acid diethylamide is systematically named (6aص,9ص)-ن,ن-diethyl-7-methyl-4,6,6a,7,8,9-hexahydroindolo-[4,3-fg] quinoline-9-carboxamide.

    With the increased use of computing, other naming methods have evolved that are intended to be interpreted by machines. Two popular formats are SMILES and InChI.

    Structural drawings Edit

    Organic molecules are described more commonly by drawings or structural formulas, combinations of drawings and chemical symbols. The line-angle formula is simple and unambiguous. In this system, the endpoints and intersections of each line represent one carbon, and hydrogen atoms can either be notated explicitly or assumed to be present as implied by tetravalent carbon.

    تحرير التاريخ

    By 1880 an explosion in the number of chemical compounds being discovered occurred assisted by new synthetic and analytical techniques. Grignard described the situation as "chaos le plus complet" (complete chaos) due to the lack of convention it was possible to have multiple names for the same compound. This led to the creation of the Geneva rules in 1892. [18]

    Functional groups Edit

    The concept of functional groups is central in organic chemistry, both as a means to classify structures and for predicting properties. A functional group is a molecular module, and the reactivity of that functional group is assumed, within limits, to be the same in a variety of molecules. Functional groups can have a decisive influence on the chemical and physical properties of organic compounds. Molecules are classified based on their functional groups. Alcohols, for example, all have the subunit C-O-H. All alcohols tend to be somewhat hydrophilic, usually form esters, and usually can be converted to the corresponding halides. Most functional groups feature heteroatoms (atoms other than C and H). Organic compounds are classified according to functional groups, alcohols, carboxylic acids, amines, etc. [19] Functional groups make the molecule more acidic or basic due to their electronegative influence on surrounding parts of the molecule.

    As the pka (aka basicity) of the molecular addition/functional group increases, there is a corresponding dipole, when measured, increases in strength. A dipole directed towards the functional group (higher pka therefore basic nature of group) points towards it and decreases in strength with increasing distance. Dipole distance (measured in Angstroms) and steric hindrance towards the functional group have an intermolecular and intramolecular effect on the surrounding environment and pH level.

    Different functional groups have different pka values and bond strengths (single, double, triple) leading to increased electrophilicity with lower pka and increased nucleophile strength with higher pka. More basic/nucleophilic functional groups desire to attack an electrophilic functional group with a lower pka on another molecule (intermolecular) or within the same molecule (intramolecular). Any group with a net acidic pka that gets within range, such as an acyl or carbonyl group is fair game. Since the likelihood of being attacked decreases with an increase in pka, acyl chloride components with the lowest measured pka values are most likely to be attacked, followed by carboxylic acids (pka =4), thiols (13), malonates (13), alcohols (17), aldehydes (20), nitriles (25), esters (25), then amines (35). [20] Amines are very basic, and are great nucleophiles/attackers.

    Aliphatic compounds Edit

    The aliphatic hydrocarbons are subdivided into three groups of homologous series according to their state of saturation:

    • alkanes (paraffins): aliphatic hydrocarbons without any double or triple bonds, i.e. just C-C, C-H single bonds
    • alkenes (olefins): aliphatic hydrocarbons that contain one or more double bonds, i.e. di-olefins (dienes) or poly-olefins.
    • alkynes (acetylenes): aliphatic hydrocarbons which have one or more triple bonds.

    The rest of the group is classed according to the functional groups present. Such compounds can be "straight-chain", branched-chain or cyclic. The degree of branching affects characteristics, such as the octane number or cetane number in petroleum chemistry.

    Both saturated (alicyclic) compounds and unsaturated compounds exist as cyclic derivatives. The most stable rings contain five or six carbon atoms, but large rings (macrocycles) and smaller rings are common. The smallest cycloalkane family is the three-membered cyclopropane ((CH2)3). Saturated cyclic compounds contain single bonds only, whereas aromatic rings have an alternating (or conjugated) double bond. Cycloalkanes do not contain multiple bonds, whereas the cycloalkenes and the cycloalkynes do.

    Aromatic compounds Edit

    Aromatic hydrocarbons contain conjugated double bonds. This means that every carbon atom in the ring is sp2 hybridized, allowing for added stability. The most important example is benzene, the structure of which was formulated by Kekulé who first proposed the delocalization or resonance principle for explaining its structure. For "conventional" cyclic compounds, aromaticity is conferred by the presence of 4n + 2 delocalized pi electrons, where n is an integer. Particular instability (antiaromaticity) is conferred by the presence of 4n conjugated pi electrons.

    Heterocyclic compounds Edit

    The characteristics of the cyclic hydrocarbons are again altered if heteroatoms are present, which can exist as either substituents attached externally to the ring (exocyclic) or as a member of the ring itself (endocyclic). In the case of the latter, the ring is termed a heterocycle. Pyridine and furan are examples of aromatic heterocycles while piperidine and tetrahydrofuran are the corresponding alicyclic heterocycles. The heteroatom of heterocyclic molecules is generally oxygen, sulfur, or nitrogen, with the latter being particularly common in biochemical systems.

    Heterocycles are commonly found in a wide range of products including aniline dyes and medicines. Additionally, they are prevalent in a wide range of biochemical compounds such as alkaloids, vitamins, steroids, and nucleic acids (e.g. DNA, RNA).

    Rings can fuse with other rings on an edge to give polycyclic compounds. The purine nucleoside bases are notable polycyclic aromatic heterocycles. Rings can also fuse on a "corner" such that one atom (almost always carbon) has two bonds going to one ring and two to another. Such compounds are termed spiro and are important in several natural products.

    Polymers Edit

    One important property of carbon is that it readily forms chains, or networks, that are linked by carbon-carbon (carbon-to-carbon) bonds. The linking process is called polymerization, while the chains, or networks, are called polymers. The source compound is called a monomer.

    Two main groups of polymers exist synthetic polymers and biopolymers. Synthetic polymers are artificially manufactured, and are commonly referred to as industrial polymers. [21] Biopolymers occur within a respectfully natural environment, or without human intervention.

    Biomolecules Edit

    Biomolecular chemistry is a major category within organic chemistry which is frequently studied by biochemists. Many complex multi-functional group molecules are important in living organisms. Some are long-chain biopolymers, and these include peptides, DNA, RNA and the polysaccharides such as starches in animals and celluloses in plants. The other main classes are amino acids (monomer building blocks of peptides and proteins), carbohydrates (which includes the polysaccharides), the nucleic acids (which include DNA and RNA as polymers), and the lipids. Besides, animal biochemistry contains many small molecule intermediates which assist in energy production through the Krebs cycle, and produces isoprene, the most common hydrocarbon in animals. Isoprenes in animals form the important steroid structural (cholesterol) and steroid hormone compounds and in plants form terpenes, terpenoids, some alkaloids, and a class of hydrocarbons called biopolymer polyisoprenoids present in the latex of various species of plants, which is the basis for making rubber.

    Small molecules Edit

    In pharmacology, an important group of organic compounds is small molecules, also referred to as 'small organic compounds'. In this context, a small molecule is a small organic compound that is biologically active but is not a polymer. In practice, small molecules have a molar mass less than approximately 1000 g/mol.

    Fullerenes Edit

    Fullerenes and carbon nanotubes, carbon compounds with spheroidal and tubular structures, have stimulated much research into the related field of materials science. The first fullerene was discovered in 1985 by Sir Harold W. Kroto of the United Kingdom and by Richard E. Smalley and Robert F. Curl, Jr., of the United States. Using a laser to vaporize graphite rods in an atmosphere of helium gas, these chemists and their assistants obtained cagelike molecules composed of 60 carbon atoms (C60) joined together by single and double bonds to form a hollow sphere with 12 pentagonal and 20 hexagonal faces—a design that resembles a football, or soccer ball. In 1996 the trio was awarded the Nobel Prize for their pioneering efforts. The C60 molecule was named buckminsterfullerene (or, more simply, the buckyball) after the American architect R. Buckminster Fuller, whose geodesic dome is constructed on the same structural principles.

    تحرير الآخرين

    Organic compounds containing bonds of carbon to nitrogen, oxygen and the halogens are not normally grouped separately. Others are sometimes put into major groups within organic chemistry and discussed under titles such as organosulfur chemistry, organometallic chemistry, organophosphorus chemistry and organosilicon chemistry.

    Organic reactions are chemical reactions involving organic compounds. Many of these reactions are associated with functional groups. The general theory of these reactions involves careful analysis of such properties as the electron affinity of key atoms, bond strengths and steric hindrance. These factors can determine the relative stability of short-lived reactive intermediates, which usually directly determine the path of the reaction.

    The basic reaction types are: addition reactions, elimination reactions, substitution reactions, pericyclic reactions, rearrangement reactions and redox reactions. An example of a common reaction is a substitution reaction written as:

    where X is some functional group and Nu is a nucleophile.

    The number of possible organic reactions is infinite. However, certain general patterns are observed that can be used to describe many common or useful reactions. Each reaction has a stepwise reaction mechanism that explains how it happens in sequence—although the detailed description of steps is not always clear from a list of reactants alone.

    The stepwise course of any given reaction mechanism can be represented using arrow pushing techniques in which curved arrows are used to track the movement of electrons as starting materials transition through intermediates to final products.

    Synthetic organic chemistry is an applied science as it borders engineering, the "design, analysis, and/or construction of works for practical purposes". Organic synthesis of a novel compound is a problem-solving task, where a synthesis is designed for a target molecule by selecting optimal reactions from optimal starting materials. Complex compounds can have tens of reaction steps that sequentially build the desired molecule. The synthesis proceeds by utilizing the reactivity of the functional groups in the molecule. For example, a carbonyl compound can be used as a nucleophile by converting it into an enolate, or as an electrophile the combination of the two is called the aldol reaction. Designing practically useful syntheses always requires conducting the actual synthesis in the laboratory. The scientific practice of creating novel synthetic routes for complex molecules is called total synthesis.


    شاهد الفيديو: Intro to Molecular Biology 2016 IB Biology (أغسطس 2022).