ORGANIK BIRIKMALARNING TUZILISH NAZARIYASI Asosiy qism XIX asrning urtalariga kelib amaliy kimyoning rivojlanishi natijasida kup tajriba ma’lumotlarituplanib koldi. Binobarin ularni birlashtiradigan, umumlashtiradigan va kimening kelajak rivojlanishiga yul ochib beradigan nazariya kerak edi. Bu nazariyani, yukorida aytib utganimizdek, rus olimi A.M. Butlerov yaratib, birinchi marta 1861 yili tabiatshunoslarning Germanyada bulib utgan s’ezdida ma’lum kildi. Mazkur nazariya atom va molekulalar moddalarning xakikiy mavjud bulgan kismidir, atomlar molekulada uzaro ma’lum tartibda birikkan va ularning birikish tartibini kimeviy usullar erdamida isbotlash mumkin, degan xulosalarga asoslandi. A.M. Butlerovning organik birikmalarning kimeviy tuzilish nazariyasi kuyidagicha ta’riflanadi: «Murakkab zarrachaning tabiati uning tarkibiga kiruvchi zarrachalarning tabiatiga, ularning mikdori va kimeviy tuzilishiga boglik». Ushbu nazariyadan kelib chikadigan xulosalar kuyidagilardan iborat: 1. Oganik moddalar molekulasidagi xamma atomlar bir-biri bilan ma’lum izchillikda boglangan, bunda ularning bir-biri bilan birikishi valentlik asosida buladi. Molekulada atomlarning birikish tartibini va ular boglarining tabiatini A.M. Butlerov kimyoviy tuzilish deb atadi. Uglerod atomlarining zanjirlari ochik eki xalkali xolda bulishi, bir-biri bilan birikaetganda esa bittadan, ikkitadan va uchtadan moyillik birligi sarflanishi mumkin. 2. Moddalarning kimeviy xossalari molekulaning tarkibiga va kimeviy tuzilishiga boglik. Kimeviy tuzilishning bu koidasi izomeriya xodisasini tushuntirib beradi. 3. Reaksiyalarda molekulaning xamma kismi emas, balki ma’lum kismi uzgarganligi tufayli moddaning kimeviy uzgarishini urganish yuli bilan uning kimeviy tuzilishini aniklash mumkin. 4. moddaning xossasini urganib uning tuzilishini aniklash va ushbu modda tuzilishini xamda, ma’lum darajada uning xossasini xam aks ettiradigan formula bilan ifodalash mumkin. 5. Molekula tarkibiga kirgan funksional guruxning xossasi uzgarmas bulmasdan, balki shu gurux birikkan atom eki atomlar guruxining ta’sirida uzgaradi. A.M. Butlerovning organik birikmalarning kimeviy tuzilish nazariyasi organik kimeni rivojlantirishda katta axamiyatga ega buldi. CHunki mazkur nazariya bilan butun dunening organik kimegarlari xozirga kadar keng foydalanib kelmokdalar. Bu nazariyaning rivojlanishi va boyishida A.M. Butlerovning shogirdlari va izdoshlari V.V. Markovnikov, A.M. Zaysev, E.E. Vagner, A.E. Arbuzov va boshkalar katta xissa kushdilar. Organik birikmalarning xossasi ularning elektron va fazoviy tuzilishiga xam boglik ekanligi endi bizga ma’lum. SHunga kura A.M. Butlerovning kimeviy tuzilish nazariyasining xozirgi zamon ta’rifini kuyidagicha ifodalash mumkin: «Murakkab zarrachaning tabiati uning tarkibiga xamda kimeviy, elektron va fazoviy tuzilishiga boglik». BIOORGANIK KIMENING BIOLOGIYA VA TIBBIET UCHUN AXAMIYATI Bioorganik kime tibbiy-biologik mutaxassislikdagi xamma fanlarning rivojiga kuchli ta’sir kursatadi va soglikni saklashdagi muxim amaliy masalalarning echimi bilan chambarchas boglangan. Biopolimerlar va bioregulyatorlarning tuzilishi va xossalarini bilmay turib biologik jaraenlarning moxiyatini tushunish mumkin emas. Bu fikrimizning tasdigi sifatida oksil va nuklein kislotalar kabi biopolimerlar tuzilishining aniklanishi, oksillar biosintezi va nuklein kislotalarning genetik ma’lumotlarning uzatilishi xakidagi tassavurlarning rivojlanishiga kursatgan ta’sirini keltirish mumkin. Tabiiy birikmalarga uxshash moddalarni sintetik usul bilan olish imkoniyatining tugilishi kimeviy birikmaning ta’sir mexanizmini xujayradan aniklash yullarini ochib berdi. SHuning uchun bioorganik kime fermentlar, dorilar ta’sirining mexanizmi, immunitetning molekulyar mexanizmi, kurish, nafas olish, eslab kolish jaraenining mexanizmlari kabi muxim vazifalarni aniklashda goyat katta rol uynaydi. Birikma tuzilishi bilan biologik funksiyasi orasidagi uzaro bogliklikni aniklash bioorganik kimening asosiy muammosi xisoblanadi. Bu muammo umumilmiy axamiyatga ega, ayniksa u biologiya va tibbiet uchun muximdir. Bioorganik kime boshka ilmiy fanlar bilan birgalikda biologiya va tibbietning bundan keyingi rivojiga xam katta xissa kushadi. Darslikda biologik kime va boshka fanlardan olingan kator atamalar bor. Kuyida biz ularning kiskacha mazmuni ustida tuxtab utamiz. in vitro – organizmdan tashkarida deb tarjima kilinib organizmdan tashkarida boradigan kimeviy jaraenlarni anglatadi. in vivo – organizmda deb tarjima kilinib, organizmda boradigan kimeviy jaraenlarni bildiradi. Metabolizm – tirik xujayrada boradigan organizmni modda xamda energiya bilan ta’minlaydigan kimeviy reaksiyalarning majmuidir. Kupincha bu atama modda almashinuvi va energiya ma’nosida xam kullaniladi. Metabolizm jaraenida usimlik va xayvonlar xujayralari, tukimalari xamda organlarida xosil buladigan moddalar metabolitlar deyiladi. Metabolitlar organizmga xos bulgan tabiiy moddalardir. SHu bilan birga antimetabolitlar deb ataladigan birikmalar xam mavjud. Antimetabolitlarga tuzilishi jixatdan metabolitlarga yakin bulgan va biokimeviy jaraenlarda ular bilan rakobat kiladigan tabiiy eki sun’iy biologik faol moddalara kiradi. Antimetabolitlar tuzilishi jixatdan metabolitlarga uxshashligi tufayli biokimeviy reaksiyalarda metabolitlar urnida ishtirok etishi mumkin. Uz-uzida tushunarliki, bu xolda natijalar metabolitlar ishtirokida boradigan reaksiyalar natijalariga nisbatan boshkacha buladi. Metabolitik jaraenlar fermentlar ishtirokida boradi. Fermentlar – bu maxsus oksillar bulib, ular organizm xujayralarida buladi va biokimeviy jaraenlarda katalizatorlik vazifasini utaydi. Kupincha ularni biokatalizatorlar deb xam ataladi. Insulin-polipeptid gormon bulib, oshkozon osti bezining -tukimalari tomonidan ishlab chikariladi. Insulin oksilli tabiatga ega ekanligi 1928y aniklangan bulib, uning birlamchi tuzilishi birinchi marta 1955 yili Sanger laboratoriyasida bыla rasshifrovana. Uning molekulasi kovalent disulfid kuprigi bilan boglangan sistein koldikli ikkita zanjirdan tuzilgan. Insulinning A zanjiri 21-ta aminokislota koldigi, V zanjiri esa 30-ta aminokislota koldigidan tuzilgan. Xozirgi vaktda xayvonlarning 25 turida insulinning birlamchi tuzilishi aniklangan. Kuprok odam, chuchka va molnkilarning insulin molekulalari bir-biriga yakinligi aniklangan. Odam insulinida treonin, chuchkada – alanin, molda esa alanin va valin borligi aniklangan. Insulinni biosintez jaraenida birinchi navbatda 84-ta aminokislota koldigidan iborat bulgan polipeptid – proinsulin molekulasi xosil buladi. Bundan esa proteaza fermenti ta’sirida insulin molekulasi xosil buladi ( rasm ). Insulin kandning mikdorini kamaytiruvchi vosita. Karbon suvlarning almashinishini nazorat kiladi, tukimalar tomonidan glyukozani uzlashtirishini kuchaytiradi, tukimalarga glyukozani utishini engillashtiradi, glyukozaning uzgarish maxsulotlarini xosil bulishini xamda mushaklardagi glikogenni sintezini tezlashtiradi, oksillarni sintezini stimullashtiradi. Proinsulin esa bunday xossaga ega emas. Insulinni biosintezi va uning sekretsiyasi kon plazmadagi glyukozaning mikdori bilan nazorat kilinadi. Kandli diabet kasalligi bilan ogrigan bemorlarda insulin etishmovchiligi kuzatib boriladi. Bunday bemorlarning soni yildan-yilga kupayib bormokda. Agarda 2000 yilda 150mln diabetchiklar bulgan bulsa, 2025 yilda bularning soni ikki martaga ortishi kutilmokda. Xozirgi kunda kandli diabet kasalligi davolashda ishlatiladigan insulin yagona dorivor vosita bulib xisoblanadi. Uglevodorodlarning reaksion qobilyati. Kimyoviy jarayon davomida xar xil bog’larni o’zilishi va yangi bog’larni xosil bo’lishi ko’zatiladi. Bog’larni o’zilishi yoki xosil bo’lishi da ishtirok etadigan atom yoki atom guruxlar reaktsion markaz deyiladi. Reaktsiyaga kirishayotgan modda – substrat, unga ta’sir etuvchi modda esa reagent deyiladi. Organik kimyoda yangi bogni xosil qilishda uglerod atomini etkazib beradigan molekula substrat vazifasini bajaradi. Organik reaktsiyalarning turlari va reagentlar Organik reaktsiyalarni tasniflash uchun quyidagilarni inobatga olish kerak:  Reaktsiya kirishayotgan moddalardagi bog’larni o’zgarish xarakteriga  Reaktsiyani yunalishiga  Reaktsiya tezligini belgilovchi bosqichda ishtirok etuvchi molekulalar soniga .Substrat va reagentdagi bog’larni o’zgarish xarakteri Bunga asosan radikal, ion va kelishilgan reaktsiyalar kirishi mumkin. Radikal reaktsiyalar. Kovalent bogni gomolitik o’zulishida bittadan juftlashmagan elektronga ega bo’lgan radikallar xosil bo’ladi. Bognin g gom olitik o’zulish Erki n radik al- lar Erkin radikal – juftlashmagan valent elektronga ega bo’lgan atom yoki atom guruxlari, radikallar, galogen atomlari Br,Cl, gidroksil NO. gidroperoksil NOO, alkilperoksil ROO va alkil radikallar misol bo’ladi. Juftlashmagan elektron xisobiga erkin radikallar beqaror bo’lib, reaktsiyaga kirishish qobiliyati yuqori bo’ladi, chunki ular tashqi energetik pogonasini turgun bo’lgan oktetgacha tuldirishga xarakat qiladi. Ionli reaktsiyalar. Kovalent bogni geterolitik o’zulishida elektron jufti bironta sherikka utadi. Bunda elektrofil va nukleofil zarrachalar xosil bo’ladi: Elektrofil reagentlar – bu sherikning elektron jufti xisobiga yangi kovalent bogni xosil qiladigan zarrachalar (E yoki E+ xolda belgilanadi). Nukleofil reagentlar – sherigiga yangi kovalent bogni xosil qilish uchun elektron juftini beradigan zarracha (:NH yoki N4 xolda belgilanadi). Quyida ayrim elektrofil va nukleofil reagentlar keltirilgan: proton galoge n- kationla r Elektrofil reagentlar nitro il- katio n karb okat ioni on Bogning getero-litik o’zulish o’zulishsvyazi elektrofil nukleofil Mus bat zary adla ngan ionla r nitro zil- katio n atsiliy- kation diazoniy-kation Elektronkamchil markazga ega bo’lgan neytral molekulalar X — gruppa (-Ch eki -M-effektga ega) Lyuis kislotal ari tr Manfiy zaryadlangan ionlar gidri d- ion galoge nid- ionlar gidrok sid- ion alkok sid- ion tsian id- ion tioly at- ion alkiltiol yat-ion karbani on Nukleofil reagentlar suv spirt lar tioll ar amm iak ami nlar aromatik xalka bog Kelishilgan (sinxron) reaktsiyalar. Bunday reaktsiyalarda eski bog’larni o’zulishi yangi bogni xosil bo’lishi bir vaqtni o’zida sodir bo’ladi. Bunday reaktsiyalar xalqali oraliq xolat orqali sodir bo’ladi. Bu turdagi reaktsiyalar pertsiklik reaktsiyalar deyiladi. Reaktsiyalarni yunalishi buyicha. Yunalish jarayon buyicha organik reaktsiyalar bir nechta asosiy turga bo’linadi. Urin olish reaktsiyalari. Ular S xarfi bilan belgilanadi. Chujum qiluvchi reagentning tabiatiga ko’ra urin olish reaktsiyalari bo’lishi mumkin radikal , elektrofil va nukleofil: Substrat xosil qiluvchi gurux deyiladi. Elektron juftisiz ketuvchi gurux elektrofil, elektron jufti bilan ketuvchi esa – nukleofil deyiladi. Radikal urin olish Nukleofil urin olish Elektrofil urin olish Birikish reaktsiyalari. Bunday reaktsiyalar A xarfi bilan belgilanadi. Qo’sh bogga birikish reaktsiya uchta mexanizm buyicha borishi mumkin: Ajratib olish reaktsiyalari (eliminirlanish). Ular E xarfi bilan belgilanadi. Ch va U bir vaqtni o’zida ketma-ket ketishi mumkin yoki qo’shilishi mumkin. Qayta guruxlanish. Qayta guruxlanish natijasida atom yoki atom guruxlarini boshqa atomga utishi ko’zatiladi (migratsiya). Radikal birikish Elektrofil birikish Nukleofil birikish Radikal kayta guruxlanish Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari. Bunday reaktsiyalarda uglerod atomining oksidlanish darajasi o’zgaradi. Oksidlanish jarayon – bu organik substratdan oksidlovchi-reagent tomonga elektronlarni utishi, qaytarilish jarayoni esa reagentning elektronini organik substratga berishi. Organik birikmalarning oksidlanishi bu qo’sh bogni xosil bo’lishi yoki uglerod atomi va elektromanfiyligi yuqori bo’lgan geteroatom urtasida yangi bogni xosil bo’lishi bilan xamda vodrodni berishi bilan boradigan jarayondir. Qaytarilish jarayon esa oksidlanish jarayonga teskari bo’lgan jarayondir. Oksidlanish- qaytarilish jarayon metanni karbonat angidridiga utish jarayoni misolida kursatilgan: metan metanol formaldegid chumoli kislota Kislota-asosli ta’sirlanish. Bularga ionli dissotsiatsiya qaytar reaktsiyalar kiradi: kislota asos ta’sirlangan ta’sirlangan asos kislota Nukleofil kayta guruxlanish