Хиральность и биологическая активность.

ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Основные понятия стереоизометрии 5
1.1 Хиральность 6
1.2 Оптическая активность 8
1.3 Проекционные формулы Э. Фишера. Номенклатура хиральных соединений 10
1.4 Соединения с двумя хиральными центрами 13
Глава 2. Взаимосвязь стереохимического строения и биологической активности веществ 16
Глава 3. Использование свойств хиральных энантиомеров в практической жизни 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 26

Весь текст будет доступен после покупки

Хиральные органические вещества в разных агрегатных и фазовых состояниях повсеместно распространены в био-, гео- и техносферах.
Хиральность характерна для всей биосферы, от первичных молекул до высших организмов. Большинство хиральных природных соединений (аминокислоты, моносахариды) существует в виде одного энантиомера [7, с. 101].
В геосфере хиральные органические вещества находятся, как правило, в рассеянном виде и являются участниками геологических процессов, протекающих в осадочных отложениях. Например, многие аминокислоты оказываются литифицированными в составе окаменелостей (зубы, кости, раковины моллюсков и др.).
В техносфере хиральные органические вещества весьма востребованы, особенно в фармацевтике, медицине, электронике, пищевой промышленности [2, с. 5].
Взаимосвязь между хиральностью и биологической активностью приобретает всё большее значение в фармацевтической и биофармацевтической областях, о чем свидетельствует растущее число хиральных препаратов, разработанных в течение последних двух десятилетий [7, с. 101].
По мере создания новых препаратов встаёт вопрос об изучении влияния хиральности на фармакологическую активность лекарственных веществ, их абсорбцию, распределение, метаболизм, выведение и возможную токсичность.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Основные понятия стереоизометрии


Стереоизомерия — явление существования изомеров, имеющих один и тот же порядок соединения атомов, но разное расположение атомов в пространстве (стереоизомеров) [1, с. 76].
Стереоизомеры (пространственные изомеры) — соединения с одинаковой молекулярной формулой и одинаковой последовательностью химических связей атомов в молекуле, но с разным расположением этих атомов относительно друг друга в трёхмерном пространстве [1, с. 76; 4, с. 165].
Энантиомерия (оптическая изомерия) — это вид стереоизомерии, который характеризуется наличием пространственных изомеров (энантиомеров). Энантиомерами называют пары стереоизомеров, несовместимых в пространстве и относящихся друг к другу как предмет и его зеркальное отображение.
Энантиомерам присущи одинаковые физические свойства, за исключением разницы в проявлении оптической активности — энантиомеры способны вращать в разном направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) плоскость плоскополяризованного света [1, с. 92; 3, с. 41].
Диастереомеры — это стереоизомеры, молекулы которых не являются зеркальными изображениями друг друга (энантиомерами). Диастереомеры в отличие от энантиомеров имеют различные физические свойства (растворимость, температура кипения, плавления и др.) и различные величины удельного вращения [1, с. 92; 4, с. 179].
Непременным условием существования явления энантиомерии является хиральность молекулы.


1.1 Хиральность


Хиральность (от греч. «cheir» — рука) — свойство структуры молекулы быть несовместимой со своим зеркальным отражением. Явление хиральности характерно не только для молекул, но также и для некоторых материальных объектов, например левая и правая рука, право- и левозакрученная спирали (винты, болты с левой и правой нарезкой). Большинство молекул, имеющих жизненно важное значение, обладают хиральностью. В случае проявления свойства хиральности индивидуальную молекулу называют монохиральной [1, с. 95; 3, с. 40-41].
Переход молекулы (или её фрагмента) из одной хиральной формы в другую может быть осуществлён только путём разрыва и образования вновь ковалентных связей, то есть эти формы представляют собой две конфигурации молекулы и являются стереоизомерами [4, с. 166; 5, с. 223].
Число стереоизомеров N зависит от числа хиральных центров n в молекуле и определяется по формуле:
N = 2n
Молекулы с одним центром хиральности (n = 1) существуют в виде двух стереоизомеров (пары энантиомеров) [1, с. 95].
Известные физико-химические свойства энантиомеров одинаковые, исключение — направление вращения плоскости поляризованного света [2, с. 5].
Центральный (асимметрический) атом хиральных соединений называют хиральным атомом, или хиральным центром, и в молекулярных формулах обозначается звёздочкой (*). К хиральному атому присоединены четыре различных заместителя, а сам такой атом имеет модель тетраэдра (или пирамиды). Молекулу, не имеющую хирального атома, называют ахиральной [3, с. 42; 4, с. 166].
Две разные хиральные формы называют D-форма и L-форма. Смесь равного числа молекул обоих энантиомеров называют рацемической. Суммарное оптическое вращение такой смеси равно нулю [1, с. 96; 8, с. 149].
Хиральной молекула будет считаться, если отвечает двум условиям:
1. В молекуле должны присутствовать хиральные центры, т. е. асимметрические атомы углерода, связанные с четырьмя разными заместителями.
2. В молекуле должны отсутствовать элементы симметрии (плоскость, центр, ось) или хотя бы два из них (плоскость и центр, плоскость и ось) [1, с. 92].
Центром симметрии считается точка внутри молекулы, характеризующаяся тем, что проведённая через неё прямая от любого элемента при продолжении на равное расстояние от этой точки встречает идентичный элемент.
На рисунке 1 звёздочкой показан центр симметрии на примере 1,2-дихлорэтана.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Биоорганическая химия : учебник / И. В. Романовский, В. В. Болтромеюк, Л. Г. Гидранович, О. Н. Ринейская ; под общ. ред. И. В. Романовского. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 2015. — 504 с.
2. Исаков, А. И. Кристаллохимия и фазовые равновесия в хиральных системах с эквимолярными и неэквимолярными дискретными соединениями (на примере яблочной кислоты, валина и изолейцина) : дис. на соиск. уч. Степ. : 25.00.05 / Антон Игоревич Исаков ; науч. рук. Е. Н. Котельникова ; СПбГУ. — Санкт-Петербург, 2017. — 212 с.
3. Прикладная стереохимия биологически активных веществ / А. Т. Солдатенков, Ле Туан Ань, Ф. И. Зубков [и др.] ; Под редакцией А. Т. Солдатенкова. — Ханой : «Издательство Знания», 2015. — 326 с. — ISBN: 978-604-943-169-2.
4. Травень, В. Ф. Органическая химия : учебное пособие для вузов : в 3 т. Т. I / В. Ф. Травень. — 4-е изд. (эл.). — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. — 401 с.
5. Ефимов, А. В. Хиральность и псевдо-хиральность белковых структур / А. В. Ефимов // Успехи биологической химии, т. 58. — 2018. — С. 223–240.

Весь текст будет доступен после покупки