View
7
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
CARRERA DE ESPECIALIZACION EN
BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL
FCEyN-INTI
Materia de Articulación CEBI_A3
QUIMICA ORGANICA DE BIOPROCESOS
Docente a cargo: Dra. Silvia Flores
sflores@di.fcen.uba.ar
CEBI_A3_1 : Estructura y enlace de los compuestos
orgánicos - Reactividad
Biotecnología:
Algunas áreas de pertinencia:
Ingeniería genética
Síntesis de proteínas
Fermentación
Cultivos celulares para la generación de tejidos
Biorremediación
Biocombustibles
Productos metabólicos
Producción de vacunas
En todos ellos, es clave el conocimiento de los fenómenos
fisicoquímicos involucrados.
En esta materia, nos concentraremos las características de las
reacciones típicas de compuestos orgánicos involucrados en algunos
bioprocesos como los procesos enzimáticos.
Química Orgánica
Química del Carbono
Versatilidad de enlace del carbono:
• El C (Z: 6 y A: 12, grupo IVA o 14) c.e.: 1s2 2s2 2p2 (regla del octeto)
• puede formar enlaces covalentes:
- simples, dobles y triples, con otros átomos de C
- simples con átomos de H
- simples y dobles con átomos de O
- simples, dobles y triples con átomos de N
• Ningún otro elemento químico puede formar moléculas con formas y
tamaños tan diferentes o con tanta variedad de grupos funcionales.
Hibridación de orbitales
en el átomo de carbono
Los orbitales híbridos también
albergan pares de electrones
no compartidos
Representación de
estructuras moleculares
Conjugación Dobles enlaces originados en C adyacentes
Aromaticidad Se da en el caso de moléculas cíclicas, planas donde cada átomo del
anillo tiene orbitales p perpendicular al plano del anillo. Los orbitales p
deben contener (4n+2) electrones (regla de Hückel).
Resonancia Representación de dos o más fórmulas de enlace
que sólo difieren en la posición de los electrones.
No son estructuras reales.
Presencia de grupos funcionales
Puntos de reactividad
Acetilo
Aldehído
Éster
Éter
Enol
Carboxilato
Alcohol
Amido
Sulfhidrilo
Disulfuro
Cetona
Amonio
+
Ácido Carboxílico
Cloruro de acilo
Aminoácidos
Enlace peptídico y proteínas
FUERZAS DE INTERACCIÓN ENTRE MOLÉCULAS
Son fuerzas de naturaleza electrostática. Son más débiles que los
enlaces químicos, pero actuando colectivamente, son responsables
de la cohesión de los líquidos.
Fuerzas de Van der Waals:
Interacciones dipolo-dipolo e ión-dipolo (moléculas polares)
Interacciones de London (moléculas no polares)
Enlace puente de Hidrógeno:
Un átomo de H, que está unido a un elemento muy electronegativo
(O, N, F) interacciona con un par de electrones no compartidos de
otro átomo de alta electronegatividad.
ENZIMAS:
INTERACCIONES EN EL SITIO ACTIVO
INTERACCIONES EN EL SITIO ACTIVO
Nucleófilo (Nu-): grupo con carga neta negativa o par de
electrones no compartidos capaz de formar un enlace con
otro átomo. Es atraído hacia un centro positivo.
Base de Lewis: donador de pares de electrones.
Electrófilo (E+): grupo capaz de recibir un par de
electrones no compartidos. Es atraído hacia un centro
negativo.
Ácido de Lewis: aceptor de electrones.
Reactividad
Reactividad
Mecanismo de reacción SN2
v = k [Nu-] [RX]
Variables:
-Nucleófilo (base de
Lewis)
-Buen grupo saliente
(bases débiles)
-Estructura: Me, R1º o
R2º
-«solventes polares y
apróticos»
Reactividad
Mecanismo de reacción SN2
Nucleofilicidad ≈ Basicidad
H2O < F- < NH3 < HO- < H2N-
Influencia de la polarizabilidad
F- < Cl- < Br- < I- (en solventes próticos)
Grupo Saliente ≈ Basicidad Débil
H2N- < HO- < CH3O- < CH3CO2
- < F- < H2O < Cl- < Br- < I-
Estructura
R3º << R2º < R1º < CH3-
Medio de Reacción
Polar, para estabilizar el ET
Procede con inversión de la configuración
Ión Tosilato: Muy buen Grupo Saliente
Reactividad
Mecanismo de reacción SN1
Reactividad
Mecanismo de reacción SN1
Reactividad
mecanismo de reacción E2
v = k [B] [RX]
Presencia de base fuerte.
Buen grupo saliente
Estereoselectiva. Isómero trans.
Estereoespecífica. Eliminación anti.
Alqueno
Reactividad
mecanismo de reacción E1
v = k [RX]
• En E1 el Nu- (solvente) actúa como una base.
• La Temperatura tiende a favorecer la E sobre S.
• E1 y SN1 se producen en condiciones similares.
• Todo aquello que favorece a estabilizar el C+ aumenta la velocidad
(grupos vecinos alílicos y vencílicos).
Reactividad
Sustitución nucleofílica en el acilo
Derivado de ácido
carboxílico
Reactividad
Sustitución nucleofílica en el acilo
Reactividad
Sustitución nucleofílica en el acilo
Recommended