Органическая химия и жизнь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Органическая химия и жизнь



Введение

органический химия соединение

Органическая химия - это принципы и законы определяющие строение органических соединений их синтез, свойства и критические применение.

Органическая химия - удивительный и бесконечный мир веществ, созданных природой и человеком. Что бы этот мир был дружественным, каждому, кто живет в современном обществе и пользуется благами цивилизации, важно иметь представления о свойствах органических соединений и области их применения.

Органическая химия имеет исключительно важное научное и практическое значение. Объектом её исследований является огромное число соединений синтетического и природного происхождения. Поэтому органическая химия стала крупнейшим и наиболее изучаемым разделом современной химии.

Цель: проанализировать применения в жизни человека различных органических соединений.



1. Органическая химия

Органическая химия - раздел химической науки, изучающий углеводороды - вещества, содержащие углерод и водород, а также различные производные этих соединений, включающие атомы кислорода, азота и галогенов. Все такие соединения называют органическими.

Органическая химия возникла в процессе изучения тех веществ, которые добывались из растительных и животных организмов, состоящих в основной своей массе из органических соединений. Именно это определило чисто историческое название таких соединений (организм - органический) [1]. Некоторые технологии органической химии возникли еще в глубокой древности, например, спиртовое и уксуснокислое брожение, использование органических красителей индиго и ализарина, процессы дубления кожи и др. В течение долгого времени химики умели лишь выделять и анализировать органические соединения, но не могли получать их искусственно, в результате чего возникло убеждение, что органические соединения могут быть получены только с помощью живых организмов. Начиная со второй половины 19 в. Методы органического синтеза стали интенсивно развиваться, что позволило постепенно преодолеть устоявшееся заблуждение. Впервые синтез органических соединений в лаборатории удалось осуществить Ф. Велеру (в период 1824-1828), при гидролизе дициана он получил щавелевую кислоту, выделяемую до этого из растений, а при нагревании циановокислого аммония за счет перестройки молекулы получил мочевину - продукт жизнедеятельности живых организмов (рис. 1).



Рис. 1. Первые синтезы органических соединений

Сейчас многие из соединений, присутствующих в живых организмах, можно получить в лаборатории, кроме того, химики постоянно получают органические соединения, не встречающиеся в живой природе. [1]

Становление органической химии как самостоятельной науки произошло в середине 19 в., когда благодаря усилиям ученых-химиков, стали формироваться представления о строении органических соединений. Наиболее заметную роль сыграли работы Э. Франкланда (определил понятие валентности), Ф. Кекуле (установил четырехвалентность углерода и строение бензола), А. Купера (предложил используемый и поныне символ валентной черты, соединяющей атомы при изображении структурных формул), А.М. Бутлерова (создал теорию химического строения, в основе которой лежит положение, согласно которому свойства соединения определяются не только его составом, но и тем, в каком порядке соединены атомы).

Следующий важный этап в развитии органической химии связан с работами Я. Вант-Гоффа, который изменил сам способ мышления химиков, предложив перейти от плоского изображения структурных формул к пространственному расположению атомов в молекуле, в итоге химики стали рассматривать молекулы как объемные тела.

Представления о природе химической связи в органических соединениях впервые сформулировал Г. Льюис, предположивший, что атомы в молекуле связаны с помощью электронов: пара обобщенных электронов создает простую связь, а две или три пары образуют, соответственно, двойную и тройную связь. Рассматривая распределение электронной плотности в молекулах (например, ее смещение под влиянием электроотрицательных атомов O, Cl и др.) химики смогли объяснить реакционную способность многих соединений, т.е. возможность их участия в тех или иных реакциях.

Главная особенность органической химии - исключительное разнообразие соединений, которое возникло из-за способности атомов углерода соединяться друг с другом в практически неограниченном количестве, образуя молекулы в виде цепочек и циклов. Еще большее разнообразие достигается за счет включения между атомами углерода атомов кислорода, азота и др. Явление изомерии, благодаря которому молекулы, обладающие одинаковым составом, могут иметь различное строение, дополнительно увеличивает многообразие органических соединений. Сейчас известно свыше 10 млн. органических соединений, причем их количество ежегодно увеличивается на 200-300 тысяч.

2. Классификация органических соединений

Органических соединений много, но среди них имеются соединения с общими и сходными свойствами. Поэтому все ни по общим признакам классифицированы, объединены в отдельные классы и группы. В основе классификации лежат углеводороды - соединение, которые состоят только из атомов углерода и водорода. (схема. 1) [1]



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема.1 Органические соединения

Углеводороды делятся на два больших класса: ациклические и циклические соединения.

Ациклические соединения - соединения, молекулы которых содержат открытую неразветвленную или разветвленную углеродную цепь с простыми или кратными связями.

1. Ациклические соединения подразделятся на две основные группы:

· Насыщенные (предельные) углеводороды (алканы), у которых все атомы углерода связаны между собой только простой связью.

· Ненасыщенные (непределльные) углеводороды, у которых между атомами углерода кроме одинарных простых связей, имеются также двойные и тройные связи.

Ненасыщенные (непредельные) углеводороды делятся на три группы:

· Алкены (олефины, этиленовые углеводороды) - ациклические непредельные углеводороды, которые содержат одну двойную связь межу атомами углерода, образуют гомологический ряд с общей формулой C_nH_2n.

· Алкины (ацетиленовые углеводороды) - углеводороды, которые содержат тройную связь межу атомами углерода, образуют гомологический ряд с общей формулой C_nH_2n-2.

· Алкадиены-органические соединения, которые содержат две двойные связи углерод-углерод. В зависимости от того, как располагаются двойные связи относительно друг друга диены делятся на три группы: сопряженные диены, аллены и диены с изолированными двойными связями. Обычно к диенам относят ациклические и циклические 1,3 - диены, образующие с общей формулой C_nH_2n-2.

2. Циклические соединения подразделяются на две большие группы:

· Карбоциклические соединения - соединения, циклы которых состоят только из атомов углерода. Карбоциклические соединения подразделяются на алициклические-насыщенные (циклопарафины) и ароматические.

· Гетероциклические соединения - соединения. Циклы которых состоят не только из атомов углерода, но атомов других элементов: азота, кислорода, серы и др.

3. Другие классы органических соединений

· Спирты - получаются замещением одного или нескольких атомов водорода гидроксильными группами - ОН. Соединения с общей формулой R - (OH)_х.

· Альдегиды - содержат альдегидную группу (C=O), которая всегда находится в конце углеводородной цепи.

· Карбоновые кислоты содержат в своём составе одну или несколько карбоксильных групп - СООН

· Сложные эфиры - производные кислородосодержащих кислот, которые формально являются продуктами замещения атомов водорода гидрооксилов - ОН кислотной функции га углеводородный остаток.

· Жиры (трглицериды) - природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и односоставных жирных кислот.

· Углеводы-органические вещества, которые содержат содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбоксильную группу и несколько гидроксильных групп.

· Амины-содержат в своём составе аминогруппу - NH₂

· Аминокислоты - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы

· Белки-высокомолекулярные органические вещества, которые состоят из альфа-аминокислот, соединённые в цепочку пептидной связью

· Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, образованные остатками нуклеотидов. [1]

3. Органика, созданная природой

Белки

Белки - непериодические полимеры, мономерами которых являются б-аминокислоты. Обычно в качестве мономеров белков называют 20 видов б-аминокислот, хотя в клетках и тканях их обнаружено свыше 170. [2]

В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме человека и других животных, различают: заменимые аминокислоты - могут синтезироваться; незаменимые аминокислоты - не могут синтезироваться. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными - содержат весь набор аминокислот; неполноценными - какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми. Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными. Простетическая группа может быть представлена металлами (металлопротеины), углеводами (гликопротеины), липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины).

Пространственная ориентация молекул белка

Выполнение белками определенных специфических функций зависит от пространственной конфигурации их молекул, кроме того, клетке энергетически невыгодно держать белки в развернутой форме, в виде цепочки, поэтому полипептидные цепи подвергаются укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию. Выделяют 4 уровня пространственной организации белков. [3]

Первичная структура белка - последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи, составляющей молекулу белка. Связь между аминокислотами - пептидная. (рис. 2)

Рис. 2. Первичная структура белка

Вторичная структура - упорядоченное свертывание полипептидной цепи в спираль (имеет вид растянутой пружины). Витки спирали укрепляются водородными связями, возникающими между карбоксильными группами и аминогруппами. Практически все СО- и NН-группы принимают участие в образовании водородных связей. Они слабее пептидных, но, повторяясь многократно, придают данной конфигурации устойчивость и жесткость. На уровне вторичной структуры существуют белки: фиброин (шелк, паутина), кератин (волосы, ногти), коллаген (сухожилия). (рис. 3)

Третичная структура - укладка полипептидных цепей в глобулы, возникающая в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между радикалами аминокислотных остатков. Основную роль в образовании третичной структуры играют гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. В водных растворах гидрофобные радикалы стремятся спрятаться от воды, группируясь внутри глобулы, в то время как гидрофильные радикалы в результате гидратации (взаимодействия с диполями воды) стремятся оказаться на поверхности молекулы. У некоторых белков третичная структура стабилизируется дисульфидными ковалентными связями, возникающими между атомами серы двух остатков цистеина. На уровне третичной структуры существуют ферменты, антитела, некоторые гормоны. (рис. 4) [3]

Четвертичная структура характерна для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами. Субъединицы удерживаются в молекуле благодаря ионным, гидрофобным и электростатическим взаимодействиям. Иногда при образовании четвертичной структуры между субъединицами возникают дисульфидные связи. Наиболее изученным белком, имеющим четвертичную структуру, является гемоглобин. Он образован двумя б-субъединицами (141 аминокислотный остаток) и двумя в-субъединицами (146 аминокислотных остатков). С каждой субъединицей связана молекула гема, содержащая железо. (рис. 5)

Рис. 3

Рис. 4



Рис. 5. Четвертичная структура

Жиры

Липиды, или жиры (от греч. Lipos - жир) - это класс органических соединений, не растворимых в воде. Они растворяются в органических растворителях, таких как эфиры, хлороформ или бензол. К липидам относятся также жирорастворимые витамины, простагландины, пигменты и другие не растворимые в воде соединения, которые извлекаются из тканей органическими растворителями. [2]

Жиры в организме выполняют разнообразные биологические функции, основными из которых являются следующие:

* Энергетическая. При распаде 1 г жира освобождается 39 кДж (9,3 ккал) энергии, что значительно больше, чем при окислении углеводов. В форме гликогена организм может запасать энергию обеспечения основного обмена не более чем на сутки, тогда как в фор-ме триглицеридов - на несколько месяцев

* Структурная. Липиды в комплексе с белками являются структур ам компонентом всех клеточных мембран. В связи с этим они участвуют в транспорте веществ через мембраны, рецепции и в других мембранных процессах.

* Регуляторная, или гормональная. Регуляторную функцию выполняют гормоны стероидной природы, а также тканевые гормоны простагландины, образующиеся из полиненасыщенных высших жирных кислот.

* Терморегуляторная. Жиры, входящие в состав подкожной клетчатки, предохраняют организм от переохлаждения, поскольку являются плохим проводником тепла.

* Защитная. Липиды в виде жировых прослоек защищают внутренние органы от механических повреждений, а также нервные окончания и кровеносные сосуды от сдавливания и ушибов. Жир придает эластичность кожным покровам, а насыщенные жирные кислоты - бактерицидные свойства.

* В качестве растворителя. В жирах растворяются многие органические соединения, в том числе витамины A, D, Е и К, благодаря чему они легко проникают через стенки сосудов, мембраны клеток, транспортируются в биологических жидкостях.

Углеводы

Углеводы - органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_x(H₂O)_y, формально являясь соединениями углерода и воды. [2]

Все углеводы состоят из отдельных «единиц», которыми являются сахариды. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые и сложные. Углеводы, содержащие одну единицу, называются моносахариды, две единицы - дисахариды, от двух до десяти единиц - олигосахариды, а более десяти - полисахариды. Моносахариды быстро повышают содержание сахара в крови и обладают высоким гликемическим индексом, поэтому их ещё называют быстрыми углеводами. Они легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Углеводы, состоящие из 3 или более единиц, называются сложными. Продукты, богатые сложными углеводами, постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс, поэтому их ещё называют медленными углеводами. Сложные углеводы являются продуктами поликонденсации простых сахаров (моносахаридов) и, в отличие от простых, в процессе гидролитического расщепления способны распадаться на мономеры с образованием сотен и тысяч молекул моносахаридов. [2]

Моносахаримды (от др.-греч. мьнпт `единственный') - простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов - обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо - в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения, одна из основных групп углеводов, самая простая форма сахара. Водные растворы имеют нейтральную pH. Некоторые моносахариды обладают сладким вкусом. Моносахариды содержат карбонильную (альдегидную или кетонную) группу, поэтому их можно рассматривать как производные многоатомных спиртов. Моносахарид, у которого карбонильная группа расположена в конце цепи, представляет собой альдегид и называется альдоза. При любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном и называется кетоза. [4]

Дисахариды (от др.-греч. дЯт `два', лат. saccharum `сахар') - мложные органические соединения, одна из основных групп углеводов, при гидролизе каждая молекула распадается на две молекулы моносахаридов, является частным случаем олигосахаридов. По строению дисахариды представляю собой гликозиды, в которых две молекулы моносахаридов соединены друг с другом гликозидной связью, образованной в результате взаимодействия гидроксильных групп. В зависимости от строения дисахаридов на две группы: восстанавливающие и невостанавливающие.

Олигосахариды (от греч. ?лЯгпт - немногий) - углероды, молекулы которых синтезированы из 2-10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Олигосахариды, состоящие из одинаковых моносахаридных остатков, называют гомополисахаридами, а из разных - гетерополисахаридами.

Полисахаримды - общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров - моносахаридов. С точки зрения общих принципов строения в группе полисахаридов возможно различить гомополисахариды, синтезированные из однотипных моносахаридных единиц и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или нескольких типов мономерных остатков. [5]

Каучук

Каучуки - натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

· Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C₅H₈)_n, цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т.д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200°C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1% добываемого натурального каучука (резиновый клей). Каучук открыт де ла Кондамином в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60% натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. [6]

Разработка синтетических каучуков впервые началась в России в 1900 году учениками Бутлерова - Контаковым, Фаворским, Лебедевым, Бызовым. В 1900 году И.Л. Кондаков впервые получил синтетическим путём изопрен, изучением полимеризации которого занялся А.Е. Фаворский. В 1903-1910 годах параллельно группами учёных под руководством Сергея Васильевича Лебедева и Бориса Васильевича Бызова велись работы по получению синтетического каучука на основе 1,3 - бутадиена методом гидролиза нефтяного сырья. Одновременно и независимо подобные работы велись в Англии. Впервые технология производства бутадиенового синтетического каучука разработана в лаборатории завода «Треугольник» Б.В. Бызовым, получившим за это изобретение в 1911 году премию имени Бутлерова. Однако патент на это изобретение был оформлен только в 1913 году. Во время Первой мировой войны на заводе «Треугольник» был освоен выпуск противогазов из синтетического каучука Бызова. [4]

Изопреновые каучуки - синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов - металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовыми в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) - полимеры 2-хлорбутадиена. [5]

4. Топливо

· Природное топливо

К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

Природный газ. Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан, однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов - сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования. [6]

Продукты нефти. Нефть является природной смесью углеводородов, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопления (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигроин, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

Мазут. Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем и природным газом мазут используется в качестве топлива как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов. [6]

Каменный уголь. Каменный уголь представляет собой смесь углеродсодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которые перемешиваются с углеродсодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы. [5]

· Синтетические жидкие топлива

Каждый вид ископаемого топлива органического происхождения, а именно каменный уголь, нефть или природный газ, может быть преобразован в другой посредством изменения относительного содержания углерода и водорода. Существуют два классических способа превращения каменного угля в жидкое топливо, разработанные в Германии. В процессе Бергиуса к каменному углю подводится газообразный водород, и при высоком давлении в присутствии катализатора происходит процесс гидрогенизации. В процессе Фишера - Тропша жидкое топливо получают с помощью каталитической реакции, в которой участвуют моноксид углерода и водород (синтезирующий газ), получаемые при первичной газификации нагретого до высокой температуры каменного угля под воздействием кислорода и водяного пара. [4]

5. Медицина

Органическая химия теснейшим образом связана с медициной. Огромное количество разнообразных лекарственных средств, которыми располагает сегодня медицина, в подавляющем большинстве органические соединения.

Лекарства бывают разные. Сколько болезней, столько и лекарств. Часто бывает и так, что одно и то же заболевание лечат многими лекарствами. Обычно лекарственные средства классифицируют по их основному лечебному действию. [4]

· Местноанестезирующие средства - эфиры парааминобензойной кислоты. К таким соединениям относятся анестезин и новокаин. Они менее токсичны по сравнению с кокаином и не вызывают побочных явлений. Новокаин в 10 раз менее активен, чем кокаин, но примерно в 10 раз и менее токсичен.

· Снотворные средства - вещества, вызывающие сон, относятся к разным классам, но наиболее известны производные барбитуровой кислоты (полагают, что ученый, получивший это соединение, назвал его по имени своей приятельницы Барбары) - люминал, барбитал (веронал) и др.

· Анельгезирующие, жаропонижающие и противовоспалительные средства. Крупная группа лекарственных препаратов - производные салициловой кислоты. Салициловая кислота - сильное дезинфицирующее средство. Ее натриевая соль применяется как болеутоляющее, противовоспалительное, жаропонижающее средство и при лечении ревматизма. [4]

· Противомикробные средства В 30-х годах 20 века широко распространились сульфаниламидные препараты (белый стрептоцид). Он обладает высокой противомикробной активностью. Было синтезировано около 10 000 различных его структурных модификаций, но лишь около 30 его производных нашли практическое применение в медицине. Сульгин - это сульфаниламид. Он применяется для лечения кишечных инфекционных заболеваний (дизентерии). С появлением антибиотиков бурное развитие химии сульфаниламидов спало, но полностью вытеснить сульфаниламиды антибиотикам не удалось.

· Антибиотики. Обычно антибиотиком называют вещество, синтезируемое одним микроорганизмом и способное препятствовать развитию другого микроорганизма. Слово «антибиотик» состоит из двух слов: от греч. anti - против и греч. bios - жизнь, то есть вещество, действующее против жизни микробов. В 1941 году пенициллин был опробован на человеке как препарат для лечения болезней, вызываемых стафилококками, стрептококками, пневмококками и др. микроорганизмами. В настоящее время описано около 2000 антибиотиков, но лишь около 3% из них находят практическое применение, остальные оказались токсичными. Пенициллин эффективен только против грамположительных бактерий. Стрептомицин эффективен и против грамположительных и грамотрицательных бактерий. Он не позволяет бактериям синтезировать специальные белки, нарушая таким образом их жизненный цикл. Стрептомицин вместо РНК вклинивается в рибосому и все время путает процесс считывания информации с мРНК. Существенным недостатком стрептомицина является чрезвычайно быстрое привыкание к нему бактерий, кроме того, препарат вызывает побочные явления: аллергию, головокружение и т.п. [4]



6. Пищевая промышленность

Органическая химия уже давно нашла применение в пищевой промышленности. Уже сейчас человек задумывается над тем, как более продуктивно получать равноценную пищу из других источников. И это уже удается ученым - химикам и биологам. Оказывается, белок можно получать даже из углеводородов нефти!

Наверное, вы слышали, что во многие пищевые продукты добавляют различные химические вещества. Одни из них придают пище более привлекательный вид, другие - приятный запах, третьи - вкус. Но они могут выполнять и более важную роль - сохранять долго продукты, препятствовать их окислению. Большинство из этих веществ - органические соединения. [4]

Добавки в продукты питания

Одной из проблем создания синтетической пищи является придание продукту не только необходимой структуры, но и определенных свойств - запаха, вкуса, цвета и т.д. Эту роль выполняют специальные органические добавки, которые не только справляются с этой задачей, но и улучшают натуральные продукты питания. Такими добавками могут быть как индивидуальные вещества, так и сложная смесь, состоящая из десятков различных органических соединений. Чаще всего это эфирные масла, сложные эфиры, некоторые спирты, альдегиды, кетоны, а также углеводороды. Приведем только некоторые соединения, обладающие соответствующим запахом:

СН3 - СООСН2 - СН2 - СН (СН3) 2 изопентилацетат (запах бананов).

С3Н7 - СООС2Н5 этилбутират (запах ананасов).

СН2 = СН - СН2 - S - S - CH2CH = CH2 диаллилдисульфид (запах чеснока).



Однако запахи отдельных продуктов являются чаще всего результатом сложения запахов смеси органических соединений. Так, в аромате свежеиспеченного хлеба найдено 159 веществ, а фурфурилметилдисульфид - одно из них, хотя и основное. Иногда решающее значение в возникновении запаха имеют соединения, находящиеся в смеси в ничтожных количествах (менее 0,1%).

В пищевой промышленности применяются различные органические кислоты: уксусная, лимонная молочная, адипиновая, яблочная. В колбасные изделия добавляют для улучшения вкуса мононатриевую соль глутаминовой кислоты.

Среди органических соединений особенно много таких, которые обладают сладким вкусом. Из них наиболее известна сахароза. Но сахароза не самое сладкое вещество. Например, фруктоза слаще ее на 73%, ксилит - вдвое, а сахарин - в 500 раз!

Для улучшения внешнего вида продуктов питания используют различные органические красители, главным образом природные, например красный краситель, содержащийся в вишне, смородине и бруснике - цианидин и близкий ему по строению, придающий красный цвет ягодами земляники - пеларгонидин. [4]

7. Косметика

Косметика - это химическая формула, состоящая из химических веществ, ингредиентов. В состав одного косметического средства может входить более 50 ингредиентов. Каждый ингредиент несет определенные функции в составе химической формулы косметики. Один и тот же ингредиент может обладать несколькими свойствами. В свою очередь все ингредиенты делятся по группам: Абразивные вещества, поглотители (абсорбенты), добавки антикоррозионные вещества, вещества против перхоти, пеногасители, противомикробные вещества, антиоксиданты, антистатики, связующие вещества, биологические добавки, отбеливающие вещества, растительные добавки, буферное вещество, хелатообразующие, красители, денатуранты вещества для удаления волос, вещества смягчающие кожу, эмульгаторы, стабилизаторы, эмульсий, пленкоообразующие, пенообразующие, ароматизаторы (отдушки), краски для волос, вещества удерживающие влагу, контрастеры, окислители, пигменты, консервант, восстановители, растворители, поверхностно-активные вещества или ПАВы поглотители, УФ-радиации (солнцезащитные фильтры), вещества регулирующие вязкость. [7]

При составлении химической формулы косметики учитываются многие аспекты: она должна привлекать покупателей своим ароматом и консистенцией, быть удобной и простой в использовании, а главное - исполнять свое основное предназначение - улучшать внешность, придавать свежесть и красоту лицу, телу, волосам, ногтям и т.д. Чтобы соблюсти все требования, в химическую формулу добавляют множество веществ, которые не имеют отношения к ее основному предназначению - уходу за внешним видом.

Консерванты служат для того, чтобы косметика как можно дольше сохраняла свой товарный вид: не расслаивалась, не теряла консистенцию, не изменяла цвет и запах. Основное назначение консервантов - предотвращение роста вредных микроорганизмов, которые могут привести к различным заболеваниям. Если в состав косметики входят вода и жир, в такую косметику добавляют обычно два консерванта - для защиты водной части и для защиты жировой части косметики. [7]

Только в России продолжают использовать в качестве консерванта токсичный канцероген - бронопол и его производные. Причем его добавляют даже в косметику для детей.

К сожалению, вредные ингредиенты и примеси в косметике встречаются значительно чаще, чем хотелось бы, а некоторые их них представляют реальную угрозу для здоровья. Среди них дурной славой пользуются: 1,4 - диоксан, нитрозамины и химические вещества, которые влияют на эндокринную и гормональную системы. «Gender benders» (дословный перевод: «вещество, которое способно изменить пол»). В современном индустриальном обществе в окружающую среду выбрасывается большое количество химических соединений, которые оказывают негативное влияние на здоровье человека, и в частности на эндокринную систему и изменяют гормональный фон организма в целом. Эти вещества получили название экоэстрогенов. Они попадают в косметические средства и пищевые продукты из пластиковых упаковок. Экоэстрогены также входят в состав моющих средств в виде поверхностно-активных веществ и антиоксидантов, используются в очищающих средствах, косметических препаратах, туалетных принадлежностях и пищевых продуктах. [7]

Диоксан (1,4 - диоксан) Это вещество является хорошо известным канцерогеном (веществом, вызывающим раковые заболевания). 1,4 - диоксан был получен случайно, как нежелательный побочный продукт при производстве некоторых косметических ингредиентов - когда две молекулы оксида этилена соединяются во время побочной химической реакции. Нитрозамины (Nitrosamines). Нитрозамины, иначе называемые N-нитрозосоединения, являются агрессивными канцерогенами, способными поникать в организм человека через кожу. Они не используются в качестве ингредиентов для косметических средств, как, например, Диоксан. Они могут образовываться случайно во время получения отдельных ингредиентов, либо при взаимодействии двух абсолютно безопасных ингредиентов в составе конечного продукта. [7]



Заключение

Проанализировав материал можно прийти к выводу, что органическая химия окружает нас повсюду. Органические соединения, которыми мы пользуемся, могут быть как природными, так и синтезированными человеком. К природным относятся белки, жиры, углеводы, природные каучуки, топливо природного происхождения (каменный уголь, торф, нефть, горючие сланцы). К синтетическим относятся медицинские препараты, синтетический каучук, синтетическое топливо, ПАВ, косметические средства и прочее многообразие веществ. Органическая химия не стоит на месте, постоянно развиваясь и эволюционируя согласно потребностям человеческого общества.



Список литературы

1. Терней А. / Современная органическая химия.-М.: Мир, 1981-678 с.

2. Гудман М.Ф., Морхауз Ф. /Органические молекулы в действии. - М.: Мир, 1977 - 336 с.

3. Иванов В.Т., Шамин А.Н. /Путь к синтезу белка. - Л.: Химия, 1982-176 с.

4. Каплун А.П. Биотехнология, химия, медицина // химия в школе. - 1994. - 32с

5. Строев Е.А. /Биологическая химия. - М.: Высшая школа, 1986 - 479 с.

6. Поллер З./ Химия на пути в третье тысячелетие. - М.: Мир, 1982 - 401 с.

7. Воробьёвой Л.И. / Книга о вкусной и здоровой пище - М.: Пищевая промышленность, 1982 - 416 с.

8. Нельсон Д., Кокс М./ Основы биохимии, строение и катализ-М: Лаборатория знаний, 2019 - 694 с.

Размещено на Allbest.ru