Конформация и реакционная способность молекул

Конформация молекул. В ряде случаев реакционная способность геометрических изомеров существенно различается. Например, цис-циклогександиол-1,2 расщепляется тетраацетатом свинца в 10 раз быстрее, чем тра с-изомер. [c.134]

Гибкость молекул и их способность с небольшими затратами энергии переходить из одних конформационных форм в другие играет выдающуюся роль в морфологии каталитических превращений. Эти формы поддаются структурному анализу, так как длины определенных химических связей варьируют незначительно в различных молекулах. То же справедливо для углов, под которыми взаимно располагаются различные химические связи одного и того же атома, например простые связи углеродных тетраэдров или углы между двойными и простыми связями у углерода и азота и т. д. Известны также отправные размеры и ориентации групп молекул в разных циклах и их конформации. Это дает возможность определить, какие конформации возможны для данной молекулы и какие из конформационных форм наиболее благоприятны для определенного типа реакций. Сравнение реакционной способности молекул различного строения позволяет проверять выводы, вытекающие из конформационных схем. При этом приходится учитывать также специфику ориентации и длин химических связей и соответствующих электронных орбиталей у атомов (ионов) активных центров катализатора и влияние на конформацию реагирующих молекул, их химических связей с поверхностью. [c.47]

В ряду производных циклогексана ярко проявляется зависимость между конформациями и реакционной способностью молекул. Известно, что в общем случае подход реагента к аксиальному положению более затруднен, поэтому аксиальные фуппы в ряду производных циклогексана реагируют медленнее, чем экваториальные. [c.66]

В центре внимания в данной книге стоят общие вопросы химии углеводов, которые в конечном счете определяют основные подходы и методы исследования в данной области, его стратегию и тактику. Это прежде всего вопросы реакционной способности молекулы сахара и ее зависимости от химического строения, конфигурации и конформации. Освещение этой основной проблемы химии углеводов потребовало широкого рассмотрения генеральных путей синтеза и основных химических и физико-химических методов установления структуры—и стереохимии, применяемых в современной химии углеводов. Указанный материал и составляет основное содержание книги. [c.3]

Конформация и реакционная способность молекул [c.84]

Конформационные изомеры разделены низкими энергетическими барьерами, поэтому конформационное равновесие не может быть изучено с помощью обычных химических методов. Иногда для этой цели могут косвенно использоваться химические методы (см. разд. 2-2, В). Однако наибольший интерес с химической точки зрения представляет изучение влияния конформаций на положение конфигурационного равновесия и реакционную способность молекул. Конфигурационное равновесие зависит только от основных состояний и их конформаций с этой точки зрения оно и рассматривается в данном разделе. Скорости реак- [c.32]

Не менее важна проблема выяснения роли, которую играет структура растворителя в конформациях и реакционной способности молекул сахаридов. Причем наиболее интересным и существенным является установление влияния структуры воды на биологические функции углеводов. [c.76]

Более подробно механизм влияния конформаций на реакционную способность молекул был исследован в это же время другими учеными [87, 88]. Так, X. Браун и Р. Флетчер, рассмотрев влияние строения третичных алифатических хлоридов на скорость гидролиза этих соединений (данные рис. 6), показали, что ...присоединение трех или четырех алкильных групп к одному атому углерода образует центр стерического напряжения. Это напряжение облегчает протекание реакций, при которых происходит образование менее напряженных карбониевых ионов, перегруппировка атомов или групп атомов, расположенных у центра напряжения, или разрыв связи углерод—углерод у этого центра [88, стр. 1854]. Лишь [c.37]

Из многочисленных исследований механизма влияния конформаций на реакционную способность молекул, проведенных в начале 50-х годов XX в., наибольший интерес представила работа Илиела [92]. Рассмотрев проявление стерических затруднений в гидролитических реакциях производных циклогексана (табл. 2) [c.39]

Наиболее плодотворной областью применения конформационного анализа является, по-видимому, предсказание относительной реакционной способности стереоизомеров и, в некоторых случаях, изомеров положения. За незначительными исключениями (см., например, [111, 112]) широкое использование такого метода началось после известной работы Бартона [113], в которой на примере различных реакций была впервые четко установлена зависи-люсть между конформациями и реакционной способностью молекул. Прежде чем перейти к изложению основного материала в этой области, рассмотрим несколько обш их положений. [c.90]

И при попытках оценить реакционную способность молекул такого типа необходимо рассматривать реакционную способность обеих конформаций, как показано на рис. 8-44. Пусть [ ]—концентрация конформационного изомера, в котором функциональная группа экваториальна, и [Л] — концентрация аксиального изомера, и пусть /( = [ ]/[Л] — константа равновесия между двумя [c.227]

Трудно переоценить значение этой идеи и вообще идеи о том, что конформация молекулы может оказывать большое влияние на ее химические реакции. В 1950 г. Д. Бартон начал работы по выяснению связи между геометрией циклогексанов и их реакционной способностью. В 1969 г. он получил за эти работы Нобелевскую премию по химии. (Эту премию он разделил с О. Хасселем, впервые осуществившим рентгеноструктурный анализ производных циклогексана.) [c.261]

Любой фактор, влияющий на скорость реакции, участвующей в процессах биосинтеза или распада любого компонента клетки, должен оказывать прямое нли опосредованное воздействие на общую картину метаболизма. Таким образом, можно уверенно утверждать, что любая химическая реакция, которая вносит хотя бы незначительный вклад в метаболизм, может играть роль регулятора. Поскольку молекулы могут взаимодействовать друг с другом самыми разнообразными путями, число реакций, оказывающих регуляторное влияние на метаболизм, очень велико. Маленькие молекулы действуют на макромолекулы в качестве эффекторов, изменяющих конформацию и реакционную способность биополимеров. Ферменты взаимодействуют друг с другом, следствием чего может явиться их расщепление, окисление, а также образование агрегатов с поперечными связями. Трансферазы присоединяют фосфатную, гликозильную, метильную и другие группы к разным ак- [c.502]

Реакционная способность заместителей различна в зависимости от того, находятся ли они в экваториальном или в аксиальном положении. Поэтому определение конформации моносахарида конформационный анализ) имеет очень важное значение в химии углеводов. Ориентировочное определение конформации может быть осуществлено посредством оценки наиболее выгодного с энергетической точки зрения положения заместителей в "конку Гирующйх" конформациях молекула стремится принять такую конформацйюТ которой максимальной"число болёё"тяжелых заместителей находится в экваториальном положении (глюкоза поэтому реально существует только в конфо рмации, написанной слева). Зная из экспериментальных данных величину фактора неустойчивости каждого заместителя и учитывая наличие определенных неблагоприятных конфор-мационных факторов, например, так называемый А -эффект (размещение гликозидного гидроксила между циклическим кислородом и гидроксилом у второго углеродного атома, а следовательно, сближение трех кисло- [c.455]

Химические свойства также зависят от относительной устойчивости конформаций реагирующих молекул или конформаций переходных состояний, через которые протекают реакции. В некоторых случаях устойчивость конформации только изменяет реакционную способность или ориентацию однако в других реакциях она может быть контролирующим фактором. [c.101]

Учитывая большую разницу в величинах дипольных моментов, определенных двумя методами, можно было допустить, что изменение факторов, влияющих на равновесие в дисперсной системе, сопровождается не только изменением размеров ассоциатов, но также изменением их структуры и конформации. Данные, подтверждающие это допущение, были получены в результате анализа частотно-резонансных спектров растворов. Было показано, что при разбавлении бензольных растворов смол и асфальтенов максимум потери энергии смещается в область низких частот, т. е. время релаксации увеличивается. Такая картина возможна лишь в случае увеличения геометрических размеров частиц (молекул) при разбавлении, отражением чего является и резкое возрастание дипольного момента за счет увеличения расстояния между зарядами. Эти данные подтверждают представление исследователей, по мнению которых молекулы асфальтенов состоят из структурных фрагментов, соединенных метиленовыми либо иными мостиками, допускающими их взаимные повороты. Следует учесть, что пространственная деформация молекул может привести к нарушению сопряжения, вплоть до разъединения пар л-электронов, что может определенным образом влиять на реакционную способность веществ, особенно в реакциях со свободными радикалами. [c.789]

Существование значительного взаимодействия такого типа должно проявляться несколькими путями. Если взаимодействие стабилизирующее (как на рис. 3.10), гибкие молекулы стараются принять такие конформации, при которых оно было бы максимальным. Это сказывается в особенностях структуры (например, длинах связей) и реакционной способности, вызванных изменениями характера связывания. [c.68]

Как мы уже показали, эта статья Бартопа наиболее ярко выразила многолетний интерес химиков к изучению влияния природы конформаций на реакционную способность молекул. [c.39]

Производные циклоалканов. Реакции элиминирования для производных циклоалканов необходимо обсудить отдельно по следующим двум причинам. Во-первых, ненасыщенные производные — циклоалкены с малыми циклами, образующиеся из циклопропанов и циклобутанов, должны характеризоваться очень значительной неустойчивостью. Во-вторых, для случая производных циклоалканов большего размера тот факт, что существуют предпочтительные конформации молекул, должен влиять на реакционную способность молекул и, возможно, даже определять структуру продуктов. Эта область довольно обширна, и мы приведем лишь один или два примера для иллюстрации основных моментов. [c.213]

Влияние конформационных эффектов на реакционную способность можно рассматривать наряду с остальными стериче-скими эффектами [9а], но в этом случае речь идет не о влиянии группы X или другой группы X на реакционный центр V, а о влиянии на реакционную способность конформации молекулы. Многие реакции вообще не имеют места, если молекула не способна принять нужную конформацию. Примером служит перегруппировка Ы-бензоилнорэфедрина. При обработке спиртовым раствором НС1 два диастереомера этого соединения ведут себя совершенно различно в одном изомере происходит миграция от атома азота к кислороду, тогда как другой изомер вообще не вступает в реакцию [10]. Для того чтобы произошла миграция бензоильной группы, атомы азота и кислорода должны находиться близко друг к другу (в гош-конформации). Для изомера 3 эта конформация выгодна, так как тогда метильная и фенильная группы находятся в ангы-положении относительно друг друга, но для изомера 4 эта конформация невыгодна, поскольку метильная группа тогда должна находиться в гош-положении по отношению к фенильной группе поэтому в последнем случае реакцня не имеет места. Другие при- [c.364]

Применение. Методом ЭПР можно определять концентрацию и идентифицировать парамагн. частицы в любом агрегатном состоянии, что незаменимо для исследования кинетики и механизма процессов, происходящих с их участием. Спектроскопия ЭПР применяется в радиационной химии, фотохимии, катализе, в изучении процессов окисления и горения, строения и реакционной способности орг. своб. радикалов и ион-радикалов, полимерных систем с сопряженными связями. Методом ЭПР решается широкий круг струк-турно-динамич. задач. Детальное исследование спектров ЭПР парамагн. ионов d- и /-элементов позволяет определить валентное состояние иона, найти симметрию кристаллич. Поля, количественно изучать кинетику и термодинамику многоступенчатых процессов комплексообразования ионов. Динамич. эффекты в спектрах ЭПР, проявляющиеся в специфич. уши-рении отдельных компонент СТС, обусловленном модуляцией величины констант СТВ за счет внутри- и межмол. хим. р-ций, позволяют количественно исследовать эти р-ции, напр, электронный обмен между ион-р калами и исходными молекулами типа + А. < А + Д , лигандный обмен типа LK + L + L, внутримол. процессы вращения отдельных фрагментов в радикалах, конформац. вырожденные переходы, внутримол. процессы перемещения атомов или Фупп атомов в радикалах и т. д. [c.450]

Экспериментальные данные незначительно отличаются отряда, полученного на основании расчета МЭСП Имеющиеся расхождения могут быть связаны с проявлением стерических эффектов в случае орто-заме-щенных ДФА Возрастание числа конформеров при введении заместителей в молекулу ДФА и наличие свободного вращения ароматических колец вокруг связей -N в молекулах реагентов ДФА ряда могут привести к некоторому изменению распределения МЭСП по сравнению с рассчитанным дпя одной конформации Тем не менее, проведенный расчет позволяет четко выявить тенденции изменения МЭСП при введении в ароматические кольца молекулы ДФА замещающих групп различной природы и констатировать решающее влияние эффекта поля на реакционную способность органических реагентов дифениламинового ряда Расчет распределения МЭСП оказывается полезным при полуколичественном объяснении экспериментальных данных, характеризующих процесс окисления изучаемых аминов и имеет большую прогностическую ценность в определении аналитических свойств этой группы фотометрических реагентов [c.213]

Довольно четко отличается своей повышенной реакционной способностью лишь гликозидный гидроксил, который метилируется первым, и при употреблении одного моля метилирующего средства в условиях метилирования могут быть получены соответствующие метилгликозиды. Имеются указания па то, что ранее других -в гексозах метилируются также гидроксильные группы у С (2) и С(0), однако такое поведение не является правилом и в сильной степени зависит от деталей структуры, конфигурации и конформации моносахарида. Отличие же реакционной способности указанных гидроксильных групп от реакционной способности других гидроксилов в молекуле столь невелико, что его не удалось еще использовать для разработки методов избирательного метилирования. [c.62]

Некоторые примеры кояф рмациоппого анализа. Рассмотрение пространственных эффектов и взаимодействий в молекулах в их различных конформациях и в конформациях переходных состояний позволяет предсказать или объяснить реакционную способность различных стереоизомеров или стереоспецифичность тех или иных реакций. Приведем несколько примеров этого рода. [c.517]

Реакционная способность сложноэфнрного нли амидного субстрата может, таким образом, существенно повышаться при связывании на ферменте в непланарной или просто в цис-конформа-ции. Подобные эффекты возможны для многих других групп, реакционная способность которых чувствительна к конформации или к небольшим изменениям в геометрии молекулы. [c.528]

Хитин В природных источниках редко находится в индивидуальном состоянии обычно в панцирях крабов и омаров он связан с белком, в виде комплекса или ковалентными связями [165]. Это свойство может быть объяснено недавно открытым фактом, что в большинстве хитинов не все аминогруппы /V-ацетилированы, поэтому они могут выступать в качестве основных групп и образовывать комплексные соединения с другими молекулами, имеюшиып соответствующим образом расположенные ионные группы. Хитин не растворяется в воде и многих органических растворителях. Это затрудняет установление его строения и проявляется, например, в виде низкой реакционной способности при метилировании. Большинство образцов хитина в результате обработки минеральной кислотой при выделении частично Л/-дезацетилированы и имеют более низкую молекулярную массу, чем нативный хитин. Рентгеноструктурный анализ кристаллического хитина показал, что элементарное звено его макромолекулы состоит из двух цепей в изогнутой конформации с меж- и внутримолекулярными водородными связями, подобно целлюлозе (см. разд. 26.3.3,2). [c.258]

Методы и теоретические положения органической химии наиболее эффективно применимы для изучения равновесия, реакционной способности и биологических функций молекул, находящихся в высокосольватированном состоянии. В этой главе рассмотрены конформационные свойства полисахаридов (в основном в растворах) и кратко описаны некоторые достижения в области определения конформации полисахаридов методом рентгеноструктурного анализа. [c.282]

Обычно возможен синтез нескЬльких производных определенного моносахарида, содержащих один и тот же свободный гидроксил. При выборе наиболее подходящего производного необходимо руководствоваться не только соображениями удобства синтеза и пригодности применяемых защищающих групп. Не менее существенно, что реакционная способность гидроксильной группы в условиях гликозилирования весьма сильно зависит от способа защиты остальных гидроксилов, что определяет конформацию молекулы в целом, хотя закономерности такого влияния еще далеко не всегда ясны. [c.464]

Возможность более широкого использования химических методов для исследования структуры моносахаридов и развитие новых интересных подходов целиком определяются достижениями химии моносахаридов в целом. Центральной проблемой здесь является детальное изучение реак- ционной способности отдельных функциональных групп в молекуле моносахарида и влияния на нее особенностей структуры. Речь идет об исследовании реакционной способности карбонильной группы, гликозидного гидроксила и спиртовых групп и влияния на реакционную способность различных изменений в строении молекулы (замещение соседних групп, изменение стереохимии тех или иных асимметрических центров и конформации всей молекулы в целом и т. д.). Подобных работ в химии сахаров пока явно недостаточно. По-видимому, наиболее разработанными примерами такого рода являются исследования механизма окисления альдоз бромом и реакций замещения у гликозидного центра. Эти исследования не только позволили сделать важные теоретические выводы, но и способствовали разработке новых синтетических методов. Между тем аналогичные работы по реакционной способности спиртовых групп моносахарида, аминогрупп в аминосахарах, карбоксильных групп в уроновых кислотах почти отсутствуют, и все заключения здесь носят обычно качественный характер, как, например, суждения о различиях в реакционной способности первичных и вторичных гидроксильных групп моносахарида. [c.628]

Изучение реакционной способности отдельных моносахаридных звеньев и группировок и ее зависимости от структуры соседних звеньев, от конформации цепи и других структурных особенностей полисахаридной молекулы представляет большой интерес и с других точек зрения. Это позволяет более тонко регулировать синтез модифицированных полисахаридов для различных прикладных целей кроме того, сведения о реакционной способности звеньев полисахаридной цепи позволяют сделать определенные заключения о возможности взаимодействия полисахарида с различными реагентами, что особенно важно при обсуждении вопросов биологической активности. К сожалению, подобные сведения практически полностью отсутствуют. Даже относительная реакционная способность отдельных моносахаридных звеньев или отдельных гидроксильных групп по отношению к таким обш,еупотребительным и универсальным реагентам, как ацилирующие или алкилирующие средства, известна лишь в отдельных частных случаях, и суждения о ней основаны фактически на качественных сценках. Исследования такого рода, несмотря на большие трудности, возникающие при их проведении, очень важны для дальнейшего развития химии полисахаридов. [c.635]

УФ-светом, рентгеновскими лучами, сильное механическое воздействие, давление, ультразвук - приводят к разрушению связей, обеспечиваюшлх сохранение четвертичной, третичной и даже вторичной структур, и, следовательно, к разрушению уникальной нативной (созданной природой) структуры белка. Этот процесс носит название денатурации белка. Нарушение нативной конформации белка может быть обратимым (если изменение структуры легко устранимо и нативная структура восстанавливается легко) и необратимым (особенно выражено при повышении температуры, лучевом воздействии, обработках сильными кислотами и щелочами). Денатурация белка сопровождается снижением гидрофильности белковых молекул, уменьшением стабильности растворов белка в изоэлектриче-ской точке, повышением реакционной способности таких функциональных групп молекулы, как -8Н, -КНо, -С6Н4ОН, -СООН и др. Большинство белковых молекул проявляют специфическую функциональную активность только в узком интервале значений pH и температуры (физиологические значения). В результате изменений указанных параметров белок теряет активность из-за денатурации. Денатурированные белки существуют в виде случайных хаотических петель и клубков, форма которых подвержена изменениям. [c.72]

ТВЕРДОФАЗНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ. полимеризащ Я мономеров, находящихся в кристаллич. или стеклообразном состоянии. Инициируется гл. обр. ионизирующими излучениями, а также светом, механохимически и др. Б тв. фазе полимерные цепи образуются из упорядоченных агрегатов молекул мономера, реагирующие группы к-рых (кратные связи, циклы) контактируют друг с другом. Структура ТВ. мономера и межмол. взаимодействие определяют хим. структуру и конформацию образующихся макромолекул, а также скорость их роста. Реакционная способность тв. мономера резко возрастает вблизи протяженных дефектов, напр, на границах зерен. Обычно Т. п. протекает медленнее, чем жидкофазная, однако в определ. условиях (напр., при кристаллизации стекла, при сдвиговых деформациях в кристаллах под давлением) скорость ее аномально высока и значительно превышает скорость полимеризации в жидкой фазе. [c.560]

Из вышеприведенной дискуссии ясно, что отталкивание между двумя неподеленными парами может увеличивать реакционную способность некоторых нуклеофилов и такое увеличение реакционной способности зависит от конформации. Этот эффект отталкивания изменяет также сродство к протону и, следовательно, влияет на рКа-Поэтому на первый взгляд неясно, почему а-эффект, который обычно определяется положительными отклонениями от уравнения Брёнстеда, должен зависеть от отталкивания неподеленных пар [138]. В попытке общего объяснения этой проблемы мы предположили, что кулоновское взаимодействие с протоном относительно важнее, чем взаимодействие с реакционным центром переходного состояния [139]. Это предположение было обосновано нахождением выражения для а-эффекта на основе многоэлектронного метода возмущений, который был использован для интерпретации реакционной способности полярных молекул [140]. В данном случае одноэлектронный гамильтониан, использовавшийся ранее (см. разд. 1,Б), заменен гамильтонианом, включающим в явном виде электрон-электронное взаимодействие, т. е. Я = Я + Элек- [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология