Химия - Химия природных соединений - Методология

01 марта 2011


Оглавление:
1. Химия природных соединений
2. Методология
3. Названия природных веществ
4. Принципы классификации природных соединений

Теоретический аппарат химии природных соединений полностью совпадает с концепциями теоретической органической химии. Результаты, полученные при изучении природных соединений, в свою очередь, обогащают теорию органической химии, стимулируют её развитие. Выделение из природных материалов биологически активных веществ, которые могут иметь значительную практическую ценность, инициирует совершенствование методологии классического органического синтеза.

Экспериментальные же методы химии природных соединений отличаются от классических. Это связано с тем, что многие природные вещества чувствительны к незначительному повышению температуры, известны вещества, имеющие короткое время жизни даже при комнатной температуре. Также вещества могут содержаться в биоматериале в незначительных количествах, иногда это тысячные доли процента и меньше. Поэтому необходима переработка больших масс сырья, а выделенные чистые вещества приходится изучать, используя специальные методики для работы с микроколичествами. Трудность представляет и разделение сложных смесей, которые обычно получаются на первом этапе переработки сырья.

Работа по изучению природных соединений начинается с определения исследуемого биологического вида, предварительно устанавливают на каких фазах развития или жизненного цикла следует проводить сбор сырья и какие части, например, растения необходимо собрать.

Второй этап — выделение индивидуальных веществ или определённых смесей. Чаще всего для этого используют экстракцию. Экстрагируют последовательно несколькими растворителями с увеличивающейся полярностью, например, гексан — эфир — спирт — вода и получают сразу несколько экстрактов, или используют универсальный растворитель, такой, как ацетон, а затем экстракт обрабатывают другими растворителями. Почти всегда экстракты содержать смесь веществ, которую необходимо разделять. Наиболее эффективный метод разделения — колоночная хроматография.

Третий этап — идентификация выделенных индивидуальных веществ. Измеряют физические константы — температуру плавления, кипения, показатель преломления и др. и сравнивают с известными, уже описанными веществами. Если открыто новое вещество, определяют его химическую структуру. Для этого используются физические методы — различные спектроскопические, рентгеноструктурный анализ и химические методы анализа. Определение природного вещества сложной структуры является нетривиальной задачей и иногда на это затрачиваются годы и десятилетия исследований.

Затем выясняют пути метаболического синтеза веществ и их функции в организме, биологическую активность по отношению к другим организмам и, при необходимости, разрабатываются методы лабораторного и промышленного синтеза. Методология современного органического синтеза позволяет разрабатывать сложные многостадийные способы получения веществ при помощи компьютерных программ, используя концепцию синтонов и метод ретросинтетического анализа. Получение вещества сложной структуры может проходить в несколько десятков стадий с общим выходом конечного продукта, редко превышающим единицы процента, что делает искусственный синтез таких веществ очень дорогим. Однако, даже сложные и малоэффективные по выходу продукта методы синтеза могут быть приемлемы, если природный источник беден, а вещество обладает значительной практической ценностью.

Все стадии экспериментальных работ с природными веществами можно представить следующей схемой:

Просмотров: 7051

<<< Химия силикатов