Общие сведения
Биоорганическая химия - это наука, изучающая соотношение между строением органических веществ и их биологическими функциями.
Объектом изучения являются такие органические вещества как белки, пептиды, гормоны, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, синтетические регуляторы биологических процессов (пестициды и т.п.). С практической точки зрения, объектом изучения является строение биологически значимых органических соединений, способы их получения, а также области применения.
К задачам биоорганической химии относятся: определение структуры, химический синтез, выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений, а также биологическое тестирование изучаемых веществ.
Историческая справка
В развитии биоорганической химии выделяют четыре основных периода:
- Эмпирический (середина 17 - начало 18 в. в.): выделены лимонная, щавелевая, молочная и гиппуровая кислоты, а также мочевина.
- Аналитический (конец 18 - середина 19 в. в.): было открыто, что все органические соединения содержат углерод.
- Структурный (вторая половина 19 - начало 20 в. в.).
- Современный (20 век - настоящее время).
Теория строения органических соединений
Одной из первых Ш. Жераром в 40-50-х годах прошлого века была разработана теория типов. В этой теории все органические соединения рассматривались как производные простейших неорганических веществ, принятых за типы. То есть в зависимости от состава исследуемые вещества могли принадлежать к типам водорода, воды, аммиака или хлороводорода. К сожалению, данная теория не получила дальнейшего развития, так как она была пригодна только для описания достаточно простых веществ.
Далее была разработана теория валентности. Данное открытие принадлежало немецкому химику Ф.А. Кекуле. Согласно этой теории углерод был четырехвалентным, также он мог образовывать углеродные цепи за счет соединения с атомами углерода.
В последующем А. М. Бутлеров разработал свою теорию строения.
К ее основным положениям относятся следующие утверждения:
- атомы соединены друг с другом химическими связями в определенной последовательности, что обуславливает химическое строение молекулы
- свойства органических соединений зависят от числа и природы атомов, а также от химического строения молекулы
- атомы взаимно влияют друг на друга, даже если они непосредственно не связаны между собой
- по химическим превращениям можно определить химическое строение вещества и, наоборот, по строению узнать его свойства.
Исходя из этой теории, органическое соединение должно иметь формулу, которая отражает его строение. Для этого используются структурные формулы.
Структурная формула - это изображение последовательности связи атомов в молекуле.
Классификация органических соединений
Рисунок 1. Классификация органических соединений в зависимости от природы углеродного скелета. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В ациклических органических соединениях отсутствуют циклические. Среди них выделяют предельные (насыщенные) и непредельные (ненасыщенные) соединения. Первые характеризуются наличием одиночных углерод-углеродных связей, вторые - наличием кратных двойных или тройных связей.
Циклические соединения содержат три и более связанных между собой атомов, образующих кольцо (цикл). В зависимости от атома, образовавшего цикл, выделяют карбоциклические и гетероциклические соединения. Карбоциклические содержат только атомы углерода в циклах. Они делятся на алициклические и ароматические соединения. Гетероциклические вещества содержат в цикле как атомы углерода, так и кислород, азот или серу.
Также органические соединения делятся в зависимости от функциональной группы.
Рисунок 2. Классификация органических соединений в зависимости от функциональной группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
