Алена Титаренко - Шпаргалка по органической химии
Они выделены как промежуточные продукты гидролиза, когда процесс разложения не дошел до образования конечных продуктов.
Структурные формулы нуклеотидов.
Мононуклеотиды представляют собой фосфаты нуклеозидов, в которых фосфорная кислота связана сложноэфирной связью с одной из свободных гидроксильных групп пентозы.
Нуклеозиды – это N-гликозиды пиримидиновых или пуриновых оснований, в которых первый углеродный атом пентозы (атом углерода, обозначаемый 1) связан гликозидной связью с N-1-пиримидина или N-9-пурина.
83. Строение полинуклеотидов. Двойная спираль ДНК
Особенности строения полинуклеотидов:
1) основную структурную линию макромолекулы ДНК образуют последовательно соединенные друг с другом только звенья пентозы и ортофосфорной кислоты;
2) азотистые основания присоединены сбоку к углеводным звеньям;
3) они образуют «бахрому» макромолекулы нуклеиновой кислоты;
4) остатки ортофосфорной кислоты соединяют между собой углеводные звенья, образуя химические связи (за счет выделения молекул воды) с гидроксилом третьего атома углерода одной молекулы пентозы и гидроксилом пятого углеродного атома другой молекулы пентозы.
При этом у остатков фосфорной кислоты сохраняется еще по одной гидроксильной группе, способной диссоциировать, что и обусловливает кислотные свойства макромолекул;
5) самое существенное в строении нуклеиновых кислот – последовательность азотистых (пиримидиновых и пуриновых) оснований, «прицепленных» к основной цепи, которая состоит из остатков пентозы и фосфорной кислоты, т. е. последовательность нуклеотидов в макромолекуле.
С определенной последовательностью нуклеотидов, т. е. первичной структурой нуклеиновых кислот, связаны их биологические функции в клетке.
Двойная спираль ДНК, ее особенности.
Дезоксирибонуклеиновые кислоты, в молекулах которых зашифрована в виде различной последовательности нуклеотидов вся наследственная информация биологического строения.
1. Макромолекулы ДНК представляют собой спираль, которая состоит из двух цепей, закрученных вокруг общей оси.
2. Это их вторичная структура.
3. В поддержании вторичной структуры, как и в белках, важная роль принадлежит водородным связям.
4. Образуются они здесь между пиримидиновыми и пуриновыми основаниями разных цепей макромолекулы, располагающимися, в отличие от радикалов белковых молекул, не снаружи, а внутри спирали.
5. Водородные связи образуются между атомами водорода, имеющими значительный (хотя и частичный) положительный заряд, и отрицательно заряженными атомами кислорода.
Происхождение положительных и отрицательных зарядов на атомах, между которыми образуются водородные связи:
1) азотистые основания соединяются по определенному принципу, дополняя друг друга, – пиримидиновое обязательно с пуриновым и наоборот, при этом между цепями молекулы всегда находятся одинаковые ступеньки из трех гетероциклов (а не из двух и не из четырех);
2) это обеспечивает равномерность в построении всей молекулы ДНК.
Химия и биохимия белков и нуклеиновых кислот в своем развитии привели к созданию новых наук: а) биоорганической химии; б) молекулярной биологии.
84. Строение полимеров, свойства и синтез полимеров
Низкомолекулярное вещество, из которого синтезируют полимер, называется мономером. Многократно повторяющиеся в макромолекуле группы атомов называются структурными звеньями. Молекула мономера и структурное звено макромолекулы одинаковы по составу, но различны по строению:
1) в данном случае в молекуле пропилена имеется двойная связь между атомами;
2) в структурном звене полипропилена она отсутствует;
3) число n в формуле полимера показывает, сколько молекул мономера соединяется в макромолекулу. Она называется степенью полимеризации.
Макромолекулы полимеров могут иметь различную геометрическую форму:
а) линейную (зигзагообразную), когда структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим;
б) разветвленную (с ними мы встречались на примере крахмала);
в) пространственную, когда линейные молекулы соединены между собой химическими связями (например, в вулканизированном каучуке – резине).
Геометрическая форма полимеров существенно сказывается на их свойствах.
Свойства полимеров:
1) полимеры могут иметь кристаллическое и аморфное строение;
2) молекулярная масса для полимеров имеет некоторые особенности.
Характерные особенности молекулярной массы.
1. В процессе полимеризации в макромолекулы соединяется различное число молекул мономера в зависимости от того, когда произойдет обрыв растущей полимерной цепи.
2. При этом образуются макромолекулы разной длины и разной массы.
3. Указываемая для такого вещества молекулярная масса – это лишь ее среднее значение, от которого масса отдельных молекул существенно отклоняется в ту или иную сторону.
Например, если молекулярная масса полимера 28 000, то в нем могут быть молекулы с относительной массой 26 000, 28 000, 30 000 и т. д.
Свойства, которые вытекают из особенностей строения полимеров:
1) низкомолекулярные вещества характеризуются определенными температурами плавления, кипения и другими константами;
2) если нагревать какой-нибудь полимер линейной структуры, то будет видно, что он сначала размягчится, а потом, по мере дальнейшего повышения температуры, начнет постепенно плавиться, образуя вязкотекучую жидкость;
3) многие полимеры характеризуются плохой растворимостью;
4) вещества линейной структуры все же могут, хотя и с трудом, растворяться в тех или иных растворителях, образуя весьма вязкие растворы;
5) пространственные полимеры совершенно не растворимы.
Некоторые из них, например резина, могут только набухать в растворителях.
85. Пластмассы
Характерные особенности пластмасс:
1) пластмассами называют материалы, изготовляемые на основе полимеров, способные принимать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения;
2) по масштабу производства они занимают первое место среди полимерных материалов;
3) в пластмассах сочетаются большая механическая прочность, малая плотность, высокая химическая стойкость, хорошие теплоизоляционные и электроизоляционные свойства и т. п.;
4) пластмассы производятся из доступного сырья, они легко поддаются переработке в самые разнообразные изделия;
5) кроме полимера (называемого часто смолой), в пластмассах почти всегда содержатся другие компоненты, придающие материалу определенные качества:
а) полимерное вещество для них является связующим;
б) в пластмассы входят:
– наполнители (древесная мука, ткань, асбест, стекловолокно и др.), снижающие стоимость материала и улучшающие его механические свойства, пластификаторы (например, высококипящие сложные эфиры), повышающие эластичность, устраняющие хрупкость, стабилизаторы (антиоксиданты, светостабилизаторы), которые способствуют сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и использования;
– красители, сообщающие материалу требуемую окраску, и другие вещества.
Для правильного обращения с пластмассами нужно знать, термопластичными или термореактивными являются образующие их полимеры.
Термопластичные полимеры (например, полиэтилен):
1) при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму;
2) при охлаждении они снова затвердевают и сохраняют приданную форму;
3) при следующем нагревании они снова размягчаются, принимают новую форму и т. д.;
4) из термопластичных полимеров посредством нагревания и давления можно формовать различные изделия и при необходимости подвергать их повторно такой же переработке.
Термореактивные полимеры:
1) при нагревании сначала становятся пластичными, но потом утрачивают пластичность, становятся неплавкими и нерастворимыми, так как в них происходит химическое взаимодействие между линейными макромолекулами, образуется пространственная структура полимера (подобно превращению каучука в резину);
2) повторно переработать такой материал в новое изделие уже невозможно: он приобрел пространственную структуру и утратил необходимое для этого свойство пластичности.
На основе приведенных общих сведений о полимерах рассмотрим некоторые наиболее распространенные пластмассы.
Пластмассы на основе полимеров являются ценными заменителями многих природных материалов (металла, дерева, кожи, клеев и т. д.).
86. Полиэтилен и полипропилен
Особенности полиэтилена и его строения:
1) структурная формула полиэтилена: (-СН2-СН2-)n;
