شیمی آلی 3

فهرست مطالب فصل اول : پلیمرهای سنتزی صفحه 3 فصل اول : پلیمرهای سنتزی صفحه 3 فصل دوم : رنگ های آلی صفحه 48 فصل سوم : کربوهیدرات ها صفحه 83 فصل چهارم : آمینو اسیدها ، پپتیدها و پروتئین ها صفحه 121 فصل پنجم : ترکیب هتروسیکلی ـ نوکلئیک اسیدها صفحه 158 فصل ششم : لیپیدها صفحه 186 فصل هفتم : شیمی و پزشکی صفحه 224

فصل اول : پلیمرهای سنتزی

هدف كلی پس از مطالعه اين فصل دانشجو بايد در مورد طبقه بندي پليمرها ، روش های پليمريزاسيون و مكانيسم آن ها ، شيمی فضايی پليمريزاسيون ، لاستيك های طبيعی و مصنوعی و كوپليمرها دانش و اطلاعات كافی كسب كرده باشد .

هدف های رفتاری مرحله ای اهميت و كاربرد عمومی پليمرها طبقه بندی پليمرها بر اساس روش تهيه و مكانيسم سنتز آن ها پليمريزاسيون راديكالی و مراحل آن پليمريزاسيون كاتيونی و پليمريزاسيون آنيونی شيمی فضايی پليمريزاسيون و نقش كاتاليزورها پليمرهای دی انی و لاستيك های طبيعی و مصنوعی بيان تفاوت كوپليمر و هوموپليمر تعريف پليمر رشد مرحله ای

مقدار توليد ساليانه بعضی از پليمرها در ايالات متحده آمريكا ( سال 1980 ) پليمر مقدار توليد * انواع پلي استرها 4000 اكريلو نيتريل/بوتا دي ان/استيرن 920 الياف آكريلي 780 چسب هاي اپوكسي 320 رزين هاي فنولي 1500 رزين هاي اوره/فرمالدييد 1200 پلي اتيلن چگالي پايين 4400 پلي اتيلن چگالي بالا 7300 پلي پروپيلن 3600 پلي استيرن 3500 پلي وينيل كلريد 5500 نايلون 3000 * ميليون پوند در سال

طبقه بندی عمومی پليمرها پليمرها را می توان بر اساس روش تهيه و سنتز آن ها طبقه بندی كرد . پليمرها به دو دسته تقسيم می شوند : پليمرهای رشد زنجيری پليمرهای رشد مرحله ای

پليمرهای رشد زنجيری كه قبلاً پليمرهای افزايشی ناميده می شدند ،‌ در اثر واكنش های زنجيری توليد می شوند .

در سنتز پليمرهای رشد مرحله ای ،‌ كه قبلاً پليمرهای تراكمی ناميده می شدند ، مرحله تشكيل پيوند يك واكنش قطبی مهم و اساسی است . در اين سنتز واكنش بين دو مولكول دو عاملی انجام می شود و هر پيوند مستقل از پيوندهای ديگر تشكيل می گردد .

پلیمریزاسیون رادیکالی آلکن ها را می توان به ترتیب زیر و در پنج مرحله نشان داد :

بعضی از پلیمرهای رشد زنجیری و موارد کاربرد آن ها نام تجارتی پلیمر فرمول مونومر بسته بندی ، بطری ، عایق بندی سیم ، فیلم و صفحات پلاستیکی قطعات اتومبیل ، طناب ، موکت قطعات عایق ، فیلم ، لوله قطعات قالبی ، اسفنج پلی اتیلن پلی پرو پیلن پلی وینیل کلرید پلی استیرن H2C=CH2 H2C=CHCH3 H2C=CHCL H2C=CHC6H5 اتیلن پروپن کلرو اتیلن (وینیل کلرید) استیرن

بعضی از پلیمرهای رشد زنجیری و موارد کاربرد آن ها نام تجارتی پلیمر فرمول مونومر شیر واشر پلاستیکی ، اندود کردن قطعات الیاف قطعات پلاستیکی قالبی ، رنگ رنگ ، چسب الیاف ، چسسب تفلون ارلون ، اکریلان پلکسی گلاس ، لوسیت پلی وینیل استات پلی وینیل الکل F2C=CF2 H2C=CHCN H2C=CHOCOH3 H2C=CHOH تترا فلورواتیلن اکریلو نیتریل متیل متا کریلات وینیل استات وینیل الکل

پلیمریزاسیون کاتیونی

پلیمریزاسیون آنیونی

شاخه دار شدن کوتاه زنجیر در جریان پلینریزاسیون اتیلن

شاخه دار شدن بلند زنجیر در جریان پلیمریزاسیون اتیلن

فرم های ایزو تاکتیک ، سندیو تاکتیک و آتاکتیک پلی پرو پیلن

مثال : وینیلیدن کلرید ، HC2 = CCl2 ، در هیچکدام از فرم های ایزو تاکتیک ، سندیو تاکتیک و آتاکتیک پلیمریزه نمی شود . علت چیست ؟

پلیمرهای دی انی : لاستیک های طبیعی و سنتزی

پیوندهای عرضی گوگردی که در اثر فرآیند ولکانیزاسیون لاستیک به وجود می آیند .

کو پلیمرها

پلیمرهای رشد مرحله ای : نایلون تعدادی از پلیمرهای رشد مرحله ای و موارد استفاده از آن ها

کاربرد نام تجارتی پلیمر فرمول مونومر نایلون 66 داکرون تریلن ، میلار الیاف ، پارچه، صنایع ، لاستیک ماشین الیاف ، پارچه ، فیلم صنایع لاستیک ماشین الیاف ، قطعات بزرگ قالبی و ریختگی نایلون 66 داکرون تریلن ، میلار نایلون 6، پرلون HOOC(CH2)4COOH H2N(CH2)6NH2 HOCH2CH2OH آدیپیک اسید هگزا متیلن دی آمین اتیلن گلی کول دی متیل ترفتالات کاپرولاکتام

پلی(2ـ بوتن ـ 1و4ـ دی اول ) تولیلن دی ایزوسیانات کاربرد نام تجارتی پلیمر فرمول مونومر قطعات قالبی ، وسایل منزل اسفنج ، الیاف پوشش و اندود لکسان ، پلی کربنات پلی اورتان ، اسپاندکس C6H5OCOOC6H5 دی فنیل کربنات بیس فنول A پلی(2ـ بوتن ـ 1و4ـ دی اول ) تولیلن دی ایزوسیانات

نایلون 66

نایلون 6

پلی استرها

پلی اورتان ها

کریستالیت های جهت یافته در الیاف پلیمری

فرم های نکشیده و کشیده شده یک الاستومر

آرایش هندسی (a ) لاستیک طبیعی ( همگی سیس ) و (b ) گوتا پرشا ( همگی ترانس ) . گوتا پرشا متبلور و غیر الاسنیک است ، اما لاستیک طبیعی الاستیک و غیر متبلور است .

باکلیت

خود آزمایی 1 ـ واحدهای مونومری را در هر یک از پلیمرهای زیر تعیین کنید و مشخص نمایید آیا پلیمر از نوع رشد مرحله ای است یا رشد زنجیری ؟

2ـ سیکلو پنتا دی ان در اثر پلیمریزاسیون حرارتی به پلیمری تبدیل می شود که پیوند دو گانه در زنجیر ندارد . این پلیمر در اثر حرارت شدید تجزیه می شود و سیکلو پنتا دی ان تولید می کند . ساختمان این پلیمر چیست ؟ 3 ـ نمایش سه بعدی قسمتی از هر یک از پلیمرهای زیر را رسم کنید : الف) پلی آکریلو نیتریل سندیو تاکتیک ب) پلی ( متیل متا کریلات ) آتاکتیک ج) پلی ( وینیل کلرید ) ایزو تاکتیک

4 ـ در اثر کوپلیمریزاسیون استیرن د رحضور مقدار کمی P ـ دی وینیل بنزن ، پلیمر سفت و سخت و نا محلولی تشکیل می شود که دارای پیوندهای عرضی است . چگونگی پیدایش و تشکیل پیوندهای عرضی در میان زنجیرهای پلی استیرن را نشان دهید . 5 ـ در یکی از روش های تهیه 1و6 ـ هگزان دی آمین ( که در تولید نایلون مصرف می شود ) از 1و3 ـ بوتا دی ان استفاده می گردد . این سنتز چگونه انجام می شود ؟ H2C=CH−CH=CH2 ⇒ H2N(CH2)6NH2 6 ـ نیترو اتیلن ، H2C = CHNO2 ، ترکیب حساسی است که بایستی با احتیاط تهیه گردد . در تلاش برای تقطیر نیترو اتیلن معمولاً محصول خالص کمی به دست می آید و لایه سفید رنگی جدار داخلی لوله تقطیر را می پوشاند . این پدیده را توضیح دهید . ?

7 ـ پلی وینیل بوتیرات به صورتیک لایه پلاستیکی در تهیه شیشه اتومبیل به کار می رود . این پلیمر را چگونه می توان سنتز کرد ؟

8 ـ پلی ایمیدها پلیمرهایی هسنتد که به عنوان پوشش روی اشیا شیشه ای و پلاستیکی برای افزایش مقاومت در برابر خراش و کدری به کار می روند . چگونه می توان این پلیمر را سنتز کرد ؟

9 ـ مل ماک زرین گرما سختی است که غالباً برای ساخت بشقاب های پلاستیکی مصرف می شود . این پلیمر در اثر حرارت دادن ملانین با فرمالدیید تولید می شود . ساختمان مل مارک چیست ؟ ( برای راهنمایی به ساختمان باکلیت مراجعه کنید .)

10 ـ در تهیه اسفنج پلی اورتان ، که به عنوان عایق در کارهای ساختمانی مصرف می شود ، از متان دی فنیل ایزوسیانات ( MDI ) استفاده می گردد . MDI در اثر واکنش آنیلین با فرمالدیید و سپس عمل با فسژن ( COCL2 ) تهیه می شود . مکانیسم تهیه این ترکیب را در دو مرحله زیر توضیح دهید .

فصل دوم : رنگ های آلی

هدف کلی منشأ رنگ اجسام و ارتباط آن با ساختمان مولکولی ترکیبات گروه های رنگساز و رنگ یار ، رنگ های باستانی و رنگ های سنتزی جدید و طبقه بندی شیمیایی

هدف های رفتاری مرحله ای رنگین بودن و رنگ ویژه هر ترکیب در ارتباط با ساختمان شیمیایی آن اصطلاحات رنگساز و رنگ یار سه رنگ از رنگ های باستانی با ذکر منبع و چگونگی تهیه رنگ ها از نظر روش مصرف و کاربرد در رنگرزی تفاوت رنگ و رنگدانه از نظر شیمیایی و کاربردی

همان گونه که می دانید مولکول های آلی تابش های الکترومغناطیسی را در نواحی فرابنفش و زیر قرمز جذب می کنند و سبب گذار از یک حالت الکترونی به حالتی دیگر می شوند . هنگامی که گذار در ناحیه فرابنفش ( یعنی A˚ 4000 – 2000 = λ ) است ، ترکیب آلی بی رنگ یا سفید به نظر می رسد . اما در مواردی که گذار الکترونی در ناحیه مرئی ( یعنی A˚ 7500 – 4000 ) روی می دهد ، ترکیب در چشم انسان رنگی به نظر می رسد .

جذب مرئی و رنگ های متمم رنگ متمم ( رنگ مشاهده شده ) رنگ جذب شده طول موج جذب شده ( A˚ ) زرد ـ سبز زرد نارنجی قرمز صورتی بنفش آبی سبز ـ آبی آبی ـ سبز سبز 4250 ـ 4000 4750 ـ 4250 4900 ـ 4750 5000 ـ 4900 5500 ـ 5000 5750 ـ 5500 5950 ـ 5750 6050 ـ 5950 6800 ـ 6050 7500 ـ 6800

بنابرین رنگ یک ترکیب عمدتاً ناشی از وجود سیستم  در آن است . درموارد پر رنگ آلی انتقال های الکترونی معمولاً عبارتند از انتقال هایی از نوع   یا   n . بنابرین رنگ یک ترکیب عمدتاً ناشی از وجود سیستم  در آن است .

Chroma به معنای نور و Phorein به معنای حل کردن است . حضور برخی از گروه ها در ترکیب همیشه سبب رنگین شدن آن می گردد . این گروه ها را رنگساز ( Chromophore ) نامیده اند . Chroma به معنای نور و Phorein به معنای حل کردن است .

اگر گروه های دهنده زوج الکترون نیز حضور داشته باشند ، رنگ تشدید می شود یا افزایش می یابد . این گونه گروه های افزاینده یا تشدید کننده رنگ را رنگ یار ( Auxochroma ) بر گرفته از لغت یونانی ( Auxanein ) به معنای افزایش دادن می گویند .

گروه های رنگ یار معمولاً گروه های اسیدی یا بازی هستند که وقتی در موقعیت ارتو یا پارا نسبت به گروه رنگساز قرار دارند ، سیستم مزدوج گسترده ای را تشکیل می دهند .

علاوه بر گروه هیدروکسیل ، دیگر گروه های رنگ یار عبارتند از : -OR ، -NH2 و -NHR

طبقه بندی رنگ ها طبقه بندی رنگ ها بر اساس ساختمان شیمیایی آن ها رنگ های نیتروزو و نیترو : این دسته از رنگ ها عبارتند از – O و – P نیتروزوفنول ها و –O و –P نیتروفنول ها و نیز نیتروزونیترونفتول ها .

رنگ های ازو مشخصه هر رنگ داشتن گروه رنگساز ازو ( ـ N = N ـ ) است که قسمتی از سیستم مزدوج آن را تشکیل می دهد و دو یا چند حلقه آروماتیک را به هم وصل می کند .

رنگ های تری فنیل متان همگی یک ویژگی مشترک دارند و آن این است که یک کربن مرکزی به دو حلقه بنزنی و یک گروه –P کینوئید متصل است .

دارای دو گروه کربونیل مزدوج هستند و این وجه مشترک همه آن ها است . رنگ های ایندیگوئی دارای دو گروه کربونیل مزدوج هستند و این وجه مشترک همه آن ها است .

طبقه بندی رنگ ها بر اساس روش مصرف آن ها طبقه بندی رنگ ها بر اساس روش مصرف آن ها رنگ های مستقیم یا رنگ های جوهری ( ذاتی ) : این دسته از رنگ ها دارای گروه ها و عوامل قطبی ـ از قبیل عوامل اسیدی یا بازی ـ هستند و با استفاده از این گروه ها و عوامل ، رنگ با الیاف ترکیب می شود .

رنگ های دندانه ای : این دسته از رنگ ها شامل ترکیباتی است که می توانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شوند و نمک های نامحلول و رنگی ( که lake خوانده می شوند ) تشکیل دهند .

رنگ های خمره ای : ماده ای است که در شکل کاهش یافته محلول در آب است و ممکن است بی رنگ هم باشد .

گاهی اوقات رنگ های ظاهر شونده نیز نامیده می شوند . رنگ های واکنشی : گاهی اوقات رنگ های ظاهر شونده نیز نامیده می شوند .

این دسته از رنگ ها در خود الیاف محلولند اما در آب نامحلول می باشند . رنگ های پخش شونده : این دسته از رنگ ها در خود الیاف محلولند اما در آب نامحلول می باشند .

رنگدانه با رنگ تفاوت دارد . رنگدانه های آلی : رنگدانه با رنگ تفاوت دارد . تفاوت رنگ و رنگدانه دراین است که رنگ باستی توسط ماده مورد رنگرزی « جذب » شود ، در حالی که رنگدانه فقط سطح جسم را رنگین می کند . رنگدانه ها در آب محلول نیستند .

فتالوسیانین ها گروه بزرگ و مهمی از رنگدانه ها هستند . یکی از این ترکیبات یعنی فتالوسیانین مس در اثر حرارت دادن فتالونیتریل با مس در c 200 به دست می آید .

خود آزمایی : 1 ـ هنگامی که یک قطره روغن معدنی روی سطح آب پخش می شود ، مجموعه ای از رنگ های متغیر ایجاد می شود . علت چیست ؟ 2 ـ یک ترکیب آلی در ناحیه A˚ 6000 ـ 5960 تابش الکترومغناطیسی را جذب می کند . این طول موج ها مربوط به کدام ناحیه از طیف مرئی است ؟اختمالاً این ترکیب دارای چه رنگی است ؟ 3 ـ پدیده ای تجربی زیر را توضیح دهید : الف) فنول فتالئین در محلول های لسیدی بی رنگ ، د رمحلول های قلیایی ضعیف قرمز رنگ و در محلول های شدیداً قلیایی نیز بی رنگ است . ب) محلول آبی –P نیترو دی متیل آنیلین زرد رنگ است اما در اثر اسیدی کردن محلول بی رنگ می شود . 4 ـ سنتز کنگو قرمز از 1 ـ نفتیل آمین ( 1 ـ آمینو نفتالن ) و هیدرازوبنزن را توضیح دهید .

فصل سوم : کربو هیدرات ها

هدف کلی : آشنایی با فرمول عمومی و روش نام گذاری کربوهیدرات ها ، تصاویر ساختمانی آن ها ( طرح های فیشر و هاورث ) ، ایزومری در قندها ، ساختار های حلقوی و خطی مونوساکاریدها .

هدف های رفتاری مرحله ای کربوهیدرات ها را بر اساس ساختمان آن ها طبقه بندی کنید . طرح فیشر هر مونوساکارید داده شده را بنویسید و D یا L بودن آن را مشخص کنید . ساختار حلقوی ( همی استالی ) هر مونوساکارید داده شده را بنویسید ( با فرمول های هاورث ) آنومری و موتاروسیون را تعریف کنید و با ذکر مثال و نوشتن فرمول نشان دهید . واکنش های مربوط به سنتز فیشر ـ کیلیانی و از هم پاشی راف را توضیح دهید . در مورد دی ساکاریدها ، الیگوساکاریدها و پلی ساکاریدها با ذکر مثال توضیح دهید .

کلمه کربوهیدرات از این واقعیت مشتق می شود که گلوکز ، که نخستین کربوهیدرات ساده ای بود که شناسایی و تخلیص شد دارای فرمول مولکولی C6H12O6 می باشد .

قندهای ساده یا مونوساکاریدها از قبیل گلوکز یا فروکتوز ، کربوهیدرات هایی هستند که نمی توان آن ها را به مولکول های کوچکتر هیدرولیز کرد . مونوساکاریدها به وسیله پیوندهای استالی به یکدیگر متصل می شوند و دی ، تری و حتی پلی ساکاریدها را تولید می کنند .

آرایش فضایی مونوساکاریدها : طرح فیشر آرایش فضایی مونوساکاریدها : طرح فیشر از آن جا که همه کربوهیدرات ها دارای اتم های کربن کایرال هستند ، از زمان های گذشته ضرورت تدوین یک روش استاندارد برای تعیین و نمایش شیمی فضایی کربوهیدرات ها حس شده بود .

قند های D و L گلیسر آلدئید یک اتم کربن کایرال دارد و در نتیجه دارای دو فرم انانتیومری ( تصویر آیینه ای یکدیگر ) می باشد .

ساختمان حلقوی مونوساکاریدها : تشکیل همی استال

آنومرهای مونوساکارید ها : تغییر گردش نوری

واکنش های مونوساکاریدها : تشکیل استر و اتر

کاهش مونوساکاریدها

طویل کردن زنجیر : سنتز کیلیانی ـ فیشر

کوتاه کردن زنجیر : از هم پاشی وول

دی ساکاریدها

پلی ساکاریدها

خلاصه واکنش ها

خود آزمایی 1 ـ قندهای زیر را از نظر نوع طبقه بندی کنید ( به عنوان مثال گلوکز یک آلدوهگزوز است .)

2 ـ تصویر هاورث اسکوربیک اسید را رسم کنید . 3 ـ چند ایزومر در مورد کتوهگزوز امکان پذیر است ؟ آن ها را رسم کنید . 4 ـ Dـ 2 ـ کتو هگزوز دیگر ، سیکوز ( Psicose ) دراثر کاهش با NaBH4 مخلوطی از آلیتول و آلتربتول می دهد . ساختمان این قند چیست ؟ 5 ـ کدام یک از D ـ آلدوهگزوز ها همان آلدیتول حاصل از D ـ تالوز را می دهد ؟

فصل چهارم : آمینو اسیدها ، پپتیدها و پروتئین ها

هدف کلی آشنایی با آمینو اسیدهای مهم و حیاتی ، سنتز پپتیدها و پروتئین ها و تجزیه و تحلیل آن ها

هدف های رفتاری مرحله ای ساختمان ، وجه تسمیه و ویژگی های دو قطبی آمینو اسیدها سنتز آمینو اسیدها ایزومری نوری و چگونگی تفکیک آن ها در آمینو اسید ها نام ، فرمول و علامت اختصاری بیست آمینو اسید مهم و اساسی ساختار زنجیر پپتیدی تعیین توالی آمینو اسیدی در زنجیر پپتیدی ( از هم پاشی ادمن ) تغییر ماهیت پروتئین ها ، علت و نتایج آن

پروتئین ها بیومولکول های بزرگی هستند که در هر ارگانیسم زنده یافت می شوند . این ترکیبات بسیار متنوعند و بسته به نوع ساختمان نقش های بیولوژیکی بسیاری را بر عهده دارند .

ساختمان آمینو اسید ها بیست آمینو اسید مهم را بسته به طبیعت زنجیرهای جانبی آن ها می توان به عنوان خنثی ، اسیدی یا بازی طبقه بندی کرد . همه آمینو اسیدهای بیست گانه از نظر سنتز پروتئین ها حائز اهمیت می باشند ، اما بنا بر اطلاعات موجود ، انسان تنها قادر است ده آمینو اسید را سنتز کند . ده آمینو اسید دیگر را آمینو اسیدهای اساسی می گویند .

ساختمان 20 اسید آمینه 6/0 89 132 5/4 121 5/0 146 5/7 نقطه ایزو الکتریک وزن مولکولی علامت اختصاری نام 6/0 5/4 5/0 5/7 89 132 121 146 Ala (A) Asn (N) Cys (C) Gln (Q) آمینو اسیدهای خنثی آلانین آسپاراژین سیستئین گلوتامین

نقطه ایزو الکتریک ساختمان وزن مولکولی علامت اختصاری نام 6/0 5/7 75 131 149 Gly (G) Ile (I) Leu (L) Met (M) آمینو اسیدهای خنثی گلیسین ایزو لئوسین لئوسین متیونین

نقطه ایزوالکتریک ساختمان وزن مولکولی علامت اختصاری نام 5/5 3/6 7/5 6/5 165 115 105 119 Phe (F) Pro (P) Ser (S) Thr (T) آمینو اسیدهای خنثی فنیل آلانین پرولین سرین ترئونین

نقطه ایزوالکتریک ساختمان وزن مولکولی علامت اختصاری نام 5/9 5/7 6/0 204 181 117 Trp (W) Tyr (Y) Val (V) آمینو اسیدهای خنثی تریپتوفان تیروزین والین

نقطه ایزوالکتریک ساختمان وزن مولکولی علامت اختصاری نام 3/0 3/2 10/8 7/6 9/7 133 147 174 155 146 Asp (D) Glu (E) Arg (R) His (H) Lys (K) آمینو اسیدهای اسیدی آسپارتیک اسید گلوتامیک اسید آمینو اسیدهای بازی آرژینین هیستیدین لیزین

ساختمان دو قطبی آمینو اسیدها

نقطه ایزو الکتریک در PH پایین آمینو اسید پروتوندار می شود و به صورت کاتیون در می آید و در PH بالا پروتون از دست می دهد و تبدیل به آنیون می شود .

سنتز α ـ آمینو اسیدها ( روش هل ـ ولهارد ـ زلینسکی )

در اثر هیدرولیز نیتریل ، α ـ آمینو اسید حاصل می گردد . سنتز استرکر یک فرآیند دو مرحله ای است که با واکنش آلدیید با KCN و محلول آبی آمونیاک و تولید ترکیب میانی α ـ آمینو نیتریل آغاز می شود . در اثر هیدرولیز نیتریل ، α ـ آمینو اسید حاصل می گردد .

آمین دار کردن کاهنده α ـ کتو اسیدها : بیوسنتز سومین روش برای سنتز α ـ آمینو اسیدها ، آمین دار کردن کاهنده α ـ کتو اسیدها ست .

روش سنتزی آمیدومالونات عمومی ترین روش تهیه α ـ آمینو اسیدها است . سنتز آمیدومالونات روش سنتزی آمیدومالونات عمومی ترین روش تهیه α ـ آمینو اسیدها است .

پپتیدها پلیمرهای حاصل از آمینو اسیدها هستند .

ترتیب و توالی پپتید : از هم پاشی ادمن

به عنوان مثال و به طور نظری ، تعیین ساختمان آنژیوتنسین Ⅱ ، که یک اکتا پپتید هورمونی است و با تنظیم توازن سدیم ـ پتاسیم فشار خون را کنترل می کند را مطالعه می کنیم .

1 ـ تجزیه و تحلیل آنژیوتنسین Ⅱ حضور هشت آمینو اسید مختلف را به مقدار هم مول در آن نشان می دهد : Ary , Asp , His , Ile , Phe , Pro , Tyr , Val 2 ـ تجزیه و تحلیل انتهایی با استفاده از روش ادمن نشان می دهد که آنژیوتنسین Ⅱ دارای آسپارتیک اسید در انتهای N می باشد .

3 ـ در اثر هیدرولیز جزیی آنژیوتنسین Ⅱ به وسیله هیدروکلریک اسید رقیق احتمالاً اجزا زیر تشکیل می شود که ترتیب و توالی هر کدام را می توان با روش از هم پاشی ادمن تعیین کرد : a. H_Asp_Arg_Val_OH b. H_Ile_His_Pro_OH c. H_Arg_Val_Tyr_OH d. H_Pro_Phe_OH e. H_Val_Tyr_Ile_OH

4 ـ با مقایسه و تلفیق نتایج فوق با یکدیگر در مراحل زیر ، ساختمان کامل آنژیوتنسین Ⅱ به دست می آید : a. H_Asp_Arg_Val_OH c. H_Arg_Val_Tyr_OH e. H_Val_Tyr_Ile_OH b. H_Ile_His_Pro_OH d. H_Pro_Phe_OH H_Asp_Arg_Val_Tyr_Ile_His_Pro_Phe_OH AngiotensinⅡ

سنتز پپتیدها

طبق بندی پروتئین ها پروتیئن ها را بر اساس ساختمان آن ها به دو دسته بزرگ می توان تقسیم کرد . پروتئین های ساده از قبیل آلبومین سرم خون ، پروتئین هایی هستند که در اثر هیدرولیز فقط آمینو اسید می دهند . پروتئین های مزدوج از قبیل آن هایی که در غشاهای سلولی سافت می شوند ، در اثر هیدرولیز ، علاوه بر آمینو اسیدها ترکیبات دیگری نیز می دهند .

طبقه بندی تعدادی از پروتئین های مزدوج درصد وزنی جز غیر آمینو اسیدی انتهای غیر آمینو اسیدی طبقه 10 17 20 80 4 کربوهیدرات چربی ها ـ کلسترول استرهای فسفری گلی کوپروتئین ها α ـ گلوبولین کربوکسی پپتیداز Y اینترفرون لیپو پروتئین ها بتا پروتئین پلاسما فسفو پروتئین ها کازئین

درصد وزنی جز غیر آمینو اسیدی انتهای غیر آمینو اسیدی طبقه 60 5 23 3/0 ریبونوکلئیک اسید اکسید آهن آهن نوکلئوپروتئین ها پروتئین های ریبوزومی ویروس توباکو موزاییک متالو پروتئین ها فریتین هموگلوبین

خود آزمایی 1 ـ اگر بخواهید مخلوطی از هیستیدین ، سرین و گلوتامیک اسید را از یکدیگر تفکیک کنید ، در چه PH عمل الکتروفورز را بایستی انجام دهید ؟ 2 ـ ساختمان کامل پپتیدهای زیر را بنویسید : H_Val_Phe_Cys_Ala_OH H_Glv_Pro_Ile_Lev_OH 3 ـ مراحل سنتز H_Phe_Ala_Val_OH را طبق روش مری فیلد نشان دهید . بنویسید .

4 ـ تجزیه کامل یک اکتا پپتید نشان داده است که متشکل از Asp ، 2Gly ، Lev ، Phe ، 2Pro و Val است . روش ار هم پاشی ادمن نشان می دهد که گروه N ـ انتهایی گلیسین است . همچنین در اثر گسستن پیوند به وسیله کربوکسی پپتیداز معلوم شده است که آمینو اسید C ـ انتهایی لئوسین می باشد . این پپتید در اثر هیدرولیز اسیدی به قطعات زیر تجزیه شده است : 1. H_Val_Pro_Leu_OH 2. H_Gly_OH 3. H_Gly_Asp_Phe_Pro_Oh 4. H_Phe_Pro_Val_OH ساختمان این اکتا پپتید را مشخص کنید .

فصل پنجم : ترکیبات هتروسیکلی ـ نوکلئیک اسیدها فصل پنجم : ترکیبات هتروسیکلی ـ نوکلئیک اسیدها

هدف کلی آشنایی با ساختار توکلئیک اسیدها و مراحل سنتز DNA و RNA و نقش این دو ترکیب در سنتز پروتئین

هدف های رفتاری مرحله ای ترکیبات هتروسیکلی پنج عضوی مهم مکانیسم واکنش استخلاف الکترون دوستی ترکیبات هتروسیکلی آروماتیکی استخلاف هسته دوستی در پیریدین با ذکر علت و مکانیسم بازهای پیریمیدینی و پورینی با ذکر همه نمونه های مهم ساختار نوکلئوزید و نوکلئوتید ساختمان DNA ساختمان انواع RNA و نقش و عمل هر کدام رابطه وراثت و نوکلئیک اسید

ترکیبات هتروسیکلی از جمله ترکیبات آلی هستند و بسیاری از آن ها خواص بیولوژیکی مهمی دارند و به عنوان مثال پنی سیلین ( آنتی بیوتیک ) ، عامل ضد زخم معده سی متیدین ، داروی آرام بخش فنوباربیتول ، ماده شیرین کننده غیر غذایی ساکارین همگی در شمار ترکیبات هتروسیکلی هستند .

واکنش های استخلافی الکترون دوستی پیرول ، فوران و تیوفن

واکنش استخلاف الکترون دوستی درپیریدین

پیریمیدین و پورین

نوکلئیک اسیدها و نوکلئوتیدها

ساختمان و سنتز RNA : استنساخ

RNA و بیوسنتز پروتئین ها : انتقال

باز دوم باز اول (انتهای (5´ U C A U C A G باز سوم ( انتهای 3´ ) G Phe (انتهای (5´ باز دوم باز سوم ( انتهای 3´ ) U C A G U C A G Phe Ser Tyr Cys Leu Pro His Arg Ile Thr Asn Val Ala Asp Gly Stop Gln Lys Glu Trp Met

تعیین توالی درDNA

به طور خلاصه چهار سری شرایط واکنش برای گسستن زنجیر DNA در نقاط خاص طراحی شده است : 1 ـ در G < A . متیل دار کردن ، سپس عمل با اسید رقیق و سپس حرارت دادن با محلول آبی پی پیریدین مرجحا زنجیر را در هر دو طرف A می شکند . ( همچنین مقداری گسستگی در مجاور G روی می دهد .) 2 ـ در A < G . متیل دار کردن ، سپس حرارت دادن با محلول آبی پی پریدین ، مرجحا زنجیر را در هر دو طرف G می شکند . ( همچنین مقداری گسستگی در مجاور A روی می دهد .) 3 ـ در C . عمل با هیدرازین در NaCl 2M ، سپس حرارت دادن با محلول آبی پی پریدین ، زنجیر را در هر دو طرف C می شکند . 4 ـ در T + C . عمل با هیدرارین در فقدان NaCl ، سپس حرارت دادن با محلول آبی پی پریدین ، زنجیرهای مجاور C و T را می شکند .

قطعات تولید شده شرایط شکست اتصال جز DNA اولیه G<A A < G C C + T 32P-C-T-C-A-G-T-A-C-C-G………… 32P-C-T-C 32P-C-T-C-A-G-T + 32P-C-T-C-A 32P-C-T-C-A-G-T-A-C-C + 32P-C-T 32P-C-T-C-A-G-T-A 32P-C-T-C-A-G-T-A-C + 32P-C 32P-C-T-C-A-G جز DNA اولیه G<A A < G C C + T

A > G G > A C T + C ---Origin --- --- G --- C --- A --- T

در استخراج اطلاعات ژنتیکی DNA سه فرآیند اصلی و مهم روی می دهد : 1 ـ تکرار و تکثیر DNA فرآیندی است که به وسیله آن کپی مولکول های DNA ساخته می شود و در جریان آن اطلاعات ژنتیکی حفظ می گردد . در این فرآیند مارپیچ دو گانه DNA باز می شود ، داکسی ریبو نوکلئوتید مکمل سنتز می شود و دو مولکول DNA جدید حاصل می گردد . 2 ـ استنساخ فرآیندی است که به وسیله آن RNA برای انتقال اطلاعات ژنتیکی از هسته به ریبوزوم ها تولید می شود . در این فرآیند ابتدا یک جز از مارپیچ دو گانه DNA باز می شود و ریبو نوکلئوتید مکمل به منظور تولید RNA پیامبر ( mRNA ) شکل می گیرد . 3 ـ انتقال فرآیندی است که توسط آن mRNA سنتز پروتئین را هدایت می کند . هر mRNA در طول زنجیر خود اجزا و بخش هایی دارد که کدون نامیده می شوند . این کدون ها گروه های نوکلئوتیدی سه تایی هستند که به وسیله مولکول های کوچک آمینو اسیدی تشخیص داده می شوند . این مولکول ها توسط RNA منتقل کننده ( tRNA) به محل سنتز پروتئین آورده می شوند .

خود آزمایی 1 ـ پیرول های استخلاف شده معمولاً با استفاده از واکنش 1و4 ـ دی کتون با آمونیاک تهیه می شوند . مکانیسم این واکنش را توضیح دهید .

2 ـ نیترو فوراکسیم دارویی است که برای معالجه بیماری های عفونی مجاری ادرار مصرف می شود . چگونه می توان این ترکیب را از فورفورال سنتز کرد .

4 ـ اصطلاحات زیر را تعریف کنید : الف) هتروسیکل ب) DNA ج) جفت باز د) اسنتساخ ه ) انتقال 5 ـ mRNA ای که کد سنتز متیونین انکفالین است را تعیین کنید . H_Tyr_Gly_gly_Phe_Met_OH

فصل ششم : لیپیدها

هدف کلی آشنایی با ساختمان ترکیبات طبیعی مهم ( چربی ها ، روغن ها ، فسفولیپیدها ، اسیدهای چرب ، پروستاگلاندین ها و استروییدها ) و بیوسنتز هر کدام

هدف های رفتاری مرحله ای تعریف لیپیدها و وجه اشتراک آن ها ساختمان چربی ها وروغن ها ساختمان صابون ها و طرز تهیه آن ها بیوسنتز اسیدهای چرب تعریف پروستاگلاندین ها با ذکر مثال و رسم ساختمان ترپن ها و بیوسنتز آن ها با ذکر مثال از هر کدام ساختمان شیمیایی و شیمی فضایی استروییدها بیوسنتز استروییدها

لیپیدها مولکول های آلی طبیعی هستند که به وسیله استخراج با حلال های آلی غیر قطبی از سلول ها استخراج می شوند .

لیپیدها را به دو دسته کلی می توان تقسیم کرد . لیپیدهای پیچیده از قبیل چربی ها و موم ها دارای اتصال های استری هستند و در اثر هیدرولیز مولکول های کوچک تری می دهند . اما لیپیدهای ساده همچون کلسترول و دیگر استروییدها را نمی توان هیدرولیز کرد .

a . تری گلیسرول های اشباع شده . مدل های مولکولی a . تری گلیسرول های اشباع شده . b . تری گلیسرول های اشباع نشده . در این مولکول یک گروه آسیل اشباع نشده وجود دارد .

ساختمان نام اسید 44 58 63 70 75 32 4 5 -5 -11 -50 CH3(CH2)10COOH نقطه ذوب ساختمان تعداد کربن نام اسید 44 58 63 70 75 32 4 5 -5 -11 -50 CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)18COOH CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH( سیس ) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH( سیس ) CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH(سیس ) CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH(سیس و سیس) CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH(سیس و سیس ) CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4CH2CH2COOH(همگی سیس ) 12 14 16 18 20 اشباع شده لاریک می ریستیک پالمیتیک استئاریک آراشیدیک اشباع نشده پالمیتولئیک اولئیک ریسینولئیک لینولئیک لینولنیک آراشیدونیک

صابون ها

فسفولیپیدها

بیو سنتز اسیدهای چرب

ساختمان پروستاگلاندین ها ساده است . همه آن ها یک حلقه سیکلوپنتان با دو زنجیر جانبی بلند دارند و تفاوتشان در تعداد اتم های اکسیژن وتعداد پیوند های دوگانه می باشد . از این میان ساختمان های پروستاگلاندین E1 ( PGE1 ) و پروستاگلاندین F2 ( PGF2 ) ساختمان های نوعی و نمایاننده اند :

ترپن ها از نقطه نظر شیمیایی روغن های اسانسی گیاهان عمدتاً متشکل از لیپیدهای ساده ای هست که ترپن نامیده می شوند . ترپن ها مولکول های آلی نسبتاً کوچکی هستند که تنوع ساختمانی گسترده ای دارند .

طبقه بندی تعداد واحدهای ایزوپرن تعداد اتم های کربن مونوترپن ها سزکویی ترپن ها دی ترپن ها سستر ترپن ها تری ترپن ها تترا ترپن ها 2 3 4 5 6 8 10 15 20 25 30 40

بیوسنتز ترپن ها اگر چه قاعده ایزوپرن روش آسانی برای تعیین و به یاد سپاری ساختمان ترپن ها است ، اما ایزوپرن خودش پیش ترکیب بیولوژیکی ترپن ها نیست .

استروییدها استرویید یک مولکول آلی است که ساختمان آن مبتنی بر یک سیستم حلقوی چهار حلقه ای می باشد . چها رحلقه از سمت چپ به راست با حروف A ، B ، C و D مشخص می شوند . کربن ها با شروع از حلقه A شماره گذاری می شوند .

خودآزمایی 1 ـ محصول واکنش هر یک از واکنش گر های زیر با گلیسریل تری اولئات را مشخص کنید : الف) مقدار اضافی Br2 درCCl4 ب) Pd / H2 ج) H2 / NaOH د) O3 ، سپس CH3COOH / Zn ه) LiAlH4 ، سپس H3O  و ) CH3MgBr ، سپس H3O  ز) H2O / NaOH ، سپس CH2N2 ( دی ازومتان ) 2 ـ چگونه می توانید استئارولیک اسید را از 1ـ دسین و 1ـ کلرو ـ 7ـ یدو هپتان سنتز کنید ؟

3ـ در سه ترپن زیر مراکز کایرال را باعلامتی مشخص کنید 3ـ در سه ترپن زیر مراکز کایرال را باعلامتی مشخص کنید . با توجه به این مراکز کایرال ، چند ایزومر فضایی برای هر کدام از ترپن ها ممکن است وجود داشته باشد ؟

4 ـ از دو ایزومر سیس ـ دکالین و ترانس ـ دکالین ، کدام یک پایدارتر است و چرا ؟

5 ـ پایدارترین کانفورماسیون را برای منتول بنویسید و موقعیت استخلاف ها را ( محوری یا استوایی ) مشخص کنید .

فصل هفتم : شیمی و پزشکی

هدف کلی سوابق تاریخی سنتز داروها و درمان شیمیایی امراض ، ساختمان شیمیایی و نقش و مکانیسم درمانی داروهای سولفا ، آنتی بیوتیک ها ، داروهای ضد مالاریا ، داروهای اعصاب ، داروهای ضد انقباض و تشنج داروهای ضد حساسیت و داروهای بی حس کننده

هدف های رفتاری مرحله ای سوابق تاریخی درمان شیمیایی امراض ساختمان و چگونگی عمل داروهای سولفا انواع آنتی بیوتیک ها با ذکر مثال و رسم ساختمان و موارد کاربرد مکانیسم عمل داروها بر اساس اصل تضاد ساختمانی سوابق تاریخی و سنتز انواع داروهای ضد مالاریا چگونگی عمل داروهای اعصاب ، انواع و نام هر کدام انواع داروهای طبیعی و مصنوعی مسکن و ضد انقباض و تشنج انواع داروهای ضد حساسیت وجوه اشتراک و تشابهات ساختمانی داروها داروهای بی حس کننده با رسم فرمول چند نمونه از آن ها

داروها و شیمی درمانی خدماتی که شیمی به پزشکی کرده است تحسین برانگیز ترین نمونه از کاربرد علم و دانش در جهت ارتقا رفاه بشر است .

درمان شیمیایی عبارت است از استفاده از ترکیبات شیمیایی با ساختمان مشخص در درمان بیماری ها .

درمان با ترکیبات شیمیایی اساس درمان شیمیایی عبارت است از جمله ترکیبات شیمیایی داروها به ارگانیسم مهاجم و نابود کردن آن بودن این که به سلول های عفونی شده آسیبی برسد .

داروهای سولفا قدرت اسیدی مشتقات سولفونیل آمین های نوع اول احتمالاً ناشی از الکترون کشندگی شدید گروه SO2Ar ـ است که از طریق اثر القایی اتم گوگرد نسبتاً مثبت اعمال می شود :

اسیدی بودن گروه ـ SO2NH ـ ناشی از تشابه کیفی زیاد بین این گروه و گروه COOH ـ می باشد ( اگر چه قدرت اسیدی COOH ـ بیشتر است ) .

مشتقات سولفون آمیدها دارای فعالیت ضد دیابتی می باشند و از این نظر ارزش کلینیکی و دارویی دارند .

آنتی بیوتیک ها این کشف بزرگ که بعضی از قارچ ها مواد ضد میکروبی قدرتمندی تولید می کنند راه جدیدی را برای پیشرفت درمان با ترکیبات شیمیایی گشود .

اولین سری آنتی بیوتیک ها که در کارهای کلینیکی مورد استفاده قرار گرفتند ، پنی سیلین ها بودند . این ترکیبات توسط کپک پنی سیلیوم تولید می شوند :

فرم استیل دار نشده مولکول پنی سیلین ، یعنی 6ـ آمینو پنی سیلانیک اسید تلاش مداومی در جریان است که آنتی بیوتیک هایی با خواص درمانی بهتر و مطلوب تر تهیه شود . فرم استیل دار نشده مولکول پنی سیلین ، یعنی 6ـ آمینو پنی سیلانیک اسید

کلرومی ستین به چند طریق سنتز شده است کلرومی ستین به چند طریق سنتز شده است . یکی از روش های سنتز این ترکیب عبارت است از :

یک گروه نیترو روی حلقه بنزن و یک کلر با پیوند کووالانسی کلرومی ستین ترکیبی است با ساختمان شیمیایی ساده که دارای دو ویژگی ساختمانی نادر می باشد : یک گروه نیترو روی حلقه بنزن و یک کلر با پیوند کووالانسی

ترامایسین و آرئو مایسین نام های تجارتی دو داروی ارزشمند کلینیکی است که از تتراسیکلین مشتق می شوند :

درمان دارویی سل با استفاده ار دو ترکیب سنتزی ساده توام با استرپتو مایسین انجام می شود . این دو ترکیب ساده عبارتند از ایزونیکوتینیک اسید هیدرازید ( ایزونیازید ) و P ـ آمینو سالیسیلیک اسید ( PAS )

آنتی بیوتیک های ماکرولید از جمله انواع آنتی بیوتیک های جدیدی که در دهه گذشته کشف شده است ، گروهی از ترکیباتی می باشند که به وسیله رشته های گوناگون استرپتومی ست ها تولید می شوند .

داروهای ضد مالاریا یکی از مشکلات بزرگ نظامی در جریان جنگ های جهانی اخیر حفاظت سربازان در مقابل بیماری مالاریا و معالجه مبتلایان بود .

یکی از طرح ها تهیه مشتقات کینولین بود ، به طوری که ساختمان مشابهی با کینین داشته باشند ، اما پیچیدگی ساختمانی آن ها کمتر باشد . این تلاش ها سبب کشف داروی ضد مالاریا با اثر کلینیکی مناسب د رسال های 1928 و 1933 به اسامی کویین و کیناکرین ( آتبرین ) گردید :

در سال 1943 کلرو کویین کشف گردید و مورد استفاده کلینیکی قرار گرفت :

داروهای مؤثر بر سیستم اعصاب سیستم اعصاب انسان متشکل از یک قسمت مرکزی و یک قسمت پراکنده در سراسر بدن است . سه ترکیب با ساختمان نسبتاً ساده ، منظم کننده کار سیستم اعصاب می باشند : استیل کولین ، اپی نفرین ( که آدرنالین نیز نامیده می شود ) ، نورپی نفرین

تعداد زیادی از ترکیبات شبه اپی نفرین در پزشکی مصرف می شوند . این ترکیبات شباهت بیشتری به افدرین دارند تا به اپی نفرین و اثرات فارماکولوژیکی آن ها شبیه افدرین می باشد .

داروهای پاراسمپاتولیتیک : داروهای ضد انقباض و ضد تشنج داروهای پاراسمپاتولیتیک : داروهای ضد انقباض و ضد تشنج اصطلاح پاراسمپاتولیتیک به معنای تسکین اثرات ناشی از تحریک اعصاب پاراسمپاتیک یا جلوگیری از این گونه تحریک ها است .

داروهای ضد تشنج و ضد انقباض سنتزی فعالیت ترکیبات ضد تشنج مصنوعی و سنتزی غالباً با آتروپین به عنوان یک داروی استاندارد مقایسه می شود . این ترکیبات معمولاً استرآمینوالکل ها هستند .

داروهای ضد حساسیت ( آنتی هیستامین ها ) آنتی هیستامین ها نوع خاصی از داروهای ضد تشنج ( آنتی اسپاسمودیک ها ) هستند که اثرات یک اسپاسموژن خاص ، یعنی هیستامین را خنثی می کنند و این تأثیر بسیار شدیدتر از تأثیر براستیل کولین می باشد .

تشابهات ساختاری داروها بسیاری از داروهایی که تا به حال مورد مطالعه قرار گرفتند ، تا حدودی تشابهات ظاهری دارند به طوری که می توان آن ها را با طرح کلی زیر نشان داد : R´ R …. ( X ) …. N R´

داروهای بی حس کننده و سست کننده عضلات استفاده از عصاره های گیاهی جهت آغشته کردن تیر و نیزه به سم و به منظور فلج کردن و بی هوش کردن دشمن یا حیوانات از قدیم شایع بوده است .

یکی از ترکیبات شیمیایی فعال موجود در این سموم توبوکورارین نام دارد که از یک گیاه سمی به نام کورار ( Strychnos toxifera ) استخراج می شود .

با آرزوی موفقیت برای شما دانشجویان گرامی

دانشگاه پیام نور مرکز مشهد تهیه شده در شهریور ماه 85