Что такое субстрат и реагент
Понятия – субстрат, реагент, реакционный центр, продукт реакции, энергия активации, скорость реакции, механизм.
Продукт реакции– образующиеся в ходе реакции вещество.
Типы реагентов: радикальные, кислотные, основные, электрофильные, нуклеофильные. Способы разрыва ковалентной связи в органических соединениях и образующиеся при этом частицы: свободные радикалы (гомолитический разрыв), карбкатионы и карбанионы (гетеролитический разрыв). Электронное и пространственное строение этих частиц и факторы, обусловливающие их относительную устойчивость.
Типы реагентов:
В соответствии с характером разрыва связи в субстрате и природой реагента различают реакции радикальные и ионные.
В радикальных, или гомолитических, реакциях(символ R) участвуют радикальные реагенты и происходит гомолитический разрыв ковалентной связи в субстрате. При гомолитическом, или свободнорадикальном, разрыве ковалентной связи (гомолизе)у каждого из ранее связанных атомов остается по одному электрону. В результате в качестве промежуточных частиц образуются радикальные реагенты, как показано ниже для молекулы X-Y (где X и Y обозначают ковалентно связанные атомы или группы атомов).
Ионные(гетеролитические) реакциисопровождаются гетеролитическим разрывом связи в субстрате. При таком разрыве (гетеролизе) ковалентной связи электронная пара, связывающая атомы, остается с одним из партнеров по связи. При этом образуются электрофильная и нуклеофильная частицы.
Рис. 6.Распределение электронов по орбиталям в свободном радикале
Это связывают с энергией разрыва соответствующей связи С-Н, которая составляет 414 кДж/моль в этане, 396 кДж/моль для группы в пропане и 376 кДж/моль для группы СН в 2-метилпропане.
8. Классификация органических реакций по результату (замещения, присоединения, элиминирования, перегруппировки, окислительно-восстановительные) и по механизму – радикальные, ионные (электрофильные, нуклеофильные), согласованные.
По направлению (конечному результату) органические реакции делят на несколько основных типов:
В случае реакций замещения в молекуле один атом (или группа атомов) замещается другим атомом (или группой атомов), в результате чего образуются новые соединения:
При протекании реакций присоединенияиз двух (или нескольких) молекул образуется одно новое вещество:
В результате реакции отщепления (элиминирования) образуется новое органическое вещество, содержащее кратную связь:
Реакции разложения приводят к образованию из одного вещества двух или более веществ более простого строения:
При таком подходе восстановление представляет собой обратный процесс, т.е. удаление атома кислорода или введение двух атомов водорода:
Реакция перегруппировки (молекулярная перегруппировка) — химическая реакция, в результате которых происходит изменение взаимного расположения атомов в молекуле, места кратных связей и их кратности; могут осуществляться с сохранением атомного состава молекулы (изомеризация) или с его изменением.
Классификация органических реакций по механизму:
В ионных реакциях происходит гетеролитический разрыв связей в субстрате под действием электрофильного или нуклеофильного реагентов.
В согласованных реакциях разрыв старых и образование новых связей происходит одновременно.
Кислотность и основность органических соединений: теория Бренстеда. Классификация кислот и оснований Бренстеда. Общие закономерности в изменении кислотных и основных свойств во взаимосвязи с электронными эффектами заместителей.
Основные правила составления названий по номенклатуре ИЮПАК для органических соединений; заместительная и радикально-функциональная номенклатура. Родоначальная структура, заместители, характеристические группы.
Для использования систематической номенклатуры ИЮПАК необходимо знать содержание следующих номенклатурных терминов:
Органический радикал— остаток молекулы, из которой удаляются один или несколько атомов водорода и при этом остаются свободными одна или несколько валентностей.
Характеристическая группа— функциональная группа, связанная с родоначальной структурой или частично входящая в ее состав.
Заместитель— любой атом или группа атомов, замещающие в органическом соединении атом водорода.
Наиболее широко применяются два вида номенклатуры: заместительная и радикально-функциональная.
СОДЕРЖАНИЕ
Микроскопия
В трех наиболее распространенных методах наномасштабной микроскопии : атомно-силовой микроскопии (АСМ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) для крепления образца требуется подложка. Подложки часто тонкие и относительно не содержат химических элементов или дефектов. Обычно используются пластины из серебра, золота или кремния из-за простоты их изготовления и отсутствия помех в данных микроскопии. Образцы наносятся на подложку тонкими слоями, где она может выступать в качестве твердой основы надежной толщины и пластичности. Гладкость подложки особенно важна для этих типов микроскопии, поскольку они чувствительны к очень небольшим изменениям высоты образца.
Спектроскопия
Монокристаллические подложки полезны при порошковой дифракции, поскольку их можно отличить от интересующего образца на дифрактограммах путем дифференцирования по фазам.
Осаждение атомного слоя
При осаждении атомного слоя подложка действует как исходная поверхность, на которой реагенты могут объединяться для точного создания химических структур. В зависимости от интересующей реакции используются самые разные субстраты, но они часто связывают реагенты с некоторым сродством, позволяя прилипать к субстрату.
Субстрат последовательно подвергается воздействию различных реагентов и промывается между ними, чтобы удалить излишки. Подложка имеет решающее значение в этом методе, потому что первому слою необходимо место для связывания, чтобы он не терялся при воздействии второго или третьего набора реагентов.
Биохимия
Субстратная распущенность
Чувствительность
Чувствительные субстраты, также известные как субстраты чувствительного индекса, представляют собой лекарства, которые демонстрируют увеличение AUC в ≥5 раз с сильными ингибиторами индекса данного метаболического пути в клинических исследованиях лекарственного взаимодействия (DDI).
Метаболизм одного и того же изофермента цитохрома P450 может привести к нескольким клинически значимым лекарственным взаимодействиям.
По характеру изменений связей в субстрате и реагенте
Классификация органических реакций.
В процессе химических реакций происходит разрыв одних и образование новых химических связей с перераспределением электронной плотности атомов реагирующих веществ. Атом или группа атомов, участвующих в разрыве или образовании связей, называют реакционным центром.
Способность вещества вступать в ту или иную химическую реакцию и реагировать с меньшей или большей скоростью называют его реакционной способностью.
Некоторые органические реакции могут приводить к образованию не одного, а нескольких изомерных соединений, скорость образования которых обычно бывает неодинаковой. При проведении реакции в сравнительно мягких условиях практически полностью получается изомер, скорость образования которого наибольшая, т.е. имеет место кинетически контролируемая реакция. В более жестких условиях (повышенная температура, достаточная длительность процесса) в качестве конечного продукта образуется изомер, отличающийся большей термодинамической устойчивостью, т.е. осуществляется термодинамически контролируемая реакция.
Субстрат – вещество, в котором у атома углерода происходит разрыв старой и образование новой связи.
Реагент – вещество, действующее на субстрат. Реагенты могут быть трех основных типов – радикальные, электрофильные и нуклеофильные.
Радикальные реагенты (радикалы) – свободные атомы или частицы с неспаренным электроном. Радикальные реагенты образуются в результате гомолитического разрыва ковалентной связи (гомолиз), при котором каждый из обоих ранее связанных атомов оставляет у себя по одному электрону:
Электрофильные и нуклеофильные частицы могут образоваться при гетеролитическом разрыве (гетеролиз) ковалентной связи. В ходе гетеролиза пару электронов забирает один из партнеров связи:
Органические реакции классифицируют несколькими способами.
По этому признаку реакции подразделяют на радикальные, ионные и согласованные.
Радикальные, или гомолитические реакции(символ R). В них действуют радикальные реагенты и происходит гомолитический разрыв связи в субстрате:
Ионные, или гетеролитические реакции. Эти реакции сопровождаются гетеролитическим разрывом связи в субстрате. В зависимости от природы атакующего реагента могут быть электрофильными (символ Е) и нуклеофильными (символ N).
 |
Электрофильная реакция:
 |
Субстрат Реагент Продукты реакции
 |
Нуклеофильная реакция:
Субстрат Реагент Продукты реакции
Согласованные, или синхронные реакции. В данных реакциях разрыв старых и образование новых связей происходит одновременно без участия радикальных или ионных частиц. Для них теряют смысл понятия реагента и субстрата. Эти реакции протекают через циклическое переходное состояние:
Бутадиен-1,3 Этилен Переходное состояние Циклогексен
Химические реактивы. Понятия и классификация
Химические реактивы – это вещества, которые используются в химических и медицинских лабораториях для анализа веществ, приготовления растворов, проведения реакции, изготовлении красителей, моющих средств, ароматизаторов и т.п. Реактивы делятся на несколько основных видов:
Органические реагенты бывают трех видов: растворители; кислоты; соли и соединения. Чаще всего они используются для титриметрии, люминесцентного анализа, фотометрии и др. Преимуществом данных реактивов, пожалуй, является их высокая чувствительность и избирательность, благодаря которым можно использовать определенный реагент для определения какого-то одного иона даже в присутствии мешающих ионов.
Неорганические реагенты – это соли, кислоты, оксиды, гидроксиды, металлы и неметаллы. Реактив Несслера также является неорганическим веществом.
Аналитические реактивы используют для приготовления некоторых растворов и проведения аналитических опытов в учебных и научно-исследовательских заведениях.
Растворители в свою очередь тоже делятся на органические и неорганические. Они могут быть как одним веществом, так и смесью из двух, трех и т.д.
Индикаторы подразделяются на 4 группы: металлоиндикаторы; редокс-индикаторы; кислотно-основные и адсорбционные индикаторы. Меняя цвет раствора, в который их добавляют, они показывают, какая реакция произошла в растворе и какие ионы там присутствуют. Индикаторы по-разному проявляют себя в разных pH и при образовании комплексов, осадков и других соединений.
Практически все вещества в природе имеют в себе примеси. На заводе по производству реактивов, прежде чем получить нужное вещество, оно проходит множество этапов обработки. В связи с этим полученный реактив не всегда получается чистым и имеет до 5% примесей. По степени чистоты все химические реактивы классифицируются на 5 групп:
Помимо общепринятых сокращений, на банках с веществами ставятся метки – цветные полосы, которые помогают быстро сориентироваться, какой чистоты это вещество. Технические реактивы – это реактивы, содержащие в себе около 5% примесей и только 95% основного вещества. Эта квалификация считается самой низшей. На упаковке метка обозначается коричневым цветом.
Чистые реактивы содержат в себе от 98% основного вещества. Полоса на упаковке обозначается зеленым цветом.
Чистый для анализа реактив должен содержать в себе много больше 98% основного компонента и минимальное количество примесей. Цвет для такого реактива – синий.
Химически чистые реактивы являются высшей степенью чистоты реактива с содержанием в себе 99 и более процентов. Цвет – красный.
Примеси в растворах мешают проведению анализа, приготовлению растворов и т.д. Чем их больше, тем менее точным получится результат проделанного опыта. Особо чистые реактивы содержат настолько малую долю примеси, что ошибки такого рода практически сводятся к нулю.
ГСО и Стандарт-титры
ГСО – это некий образец вещества, либо материала, по химическому составу и физическим свойствам который схож с какой-то группой веществ или материалов и прошедший метрологическую аттестацию. Государственный стандартный образец нужен для метрологического анализа объектов окружающей среды, химической и нефтяной продукции.
Стандарт-титры представляют собой запаянные ампулы или пластиковые флаконы с определенным количеством какого-либо вещества и служат для приготовления раствора с определенной концентрацией или с определенным значением pH, в случае со стандарт-титрами для приготовления буферных растворов. Приготовление растворов с помощью стандарт-титра происходит следующим образом: в мерную колбу, объемом 1000 мл (или другого объема, указанного в паспорте), помещают лабораторную воронку, в которую вставляется стеклянный бойок, с помощью которого пробивается запаянная часть ампулы с одного конца, затем с другого. Все содержимое ампулы переносится в колбу через воронку, путем промывания ампулы дистиллированной водой. Важно, чтобы все содержимое ампулы перешло в колбу. Далее объем доводят до метки на мерной колбе. Готовые растворы хранят в плотно закрытой лабораторной посуде в темном месте.
Все химические реактивы по степени опасности согласно СанПиН и ГОСТу делятся на классы:
Приготовление растворов
Все вещества обладают таким свойством, как растворимость. Растворимость вещества выражается в граммах вещества на 100 граммов раствора (растворителя) – сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 граммах раствора (растворителя).
Для приготовления раствора заданной концентрации необходимо пипеткой перенести нужный объем вещества в мерную колбу заданного объема и довести до метки дистиллированной водой. Для расчёта можно воспользоваться формулой C1V1=C2V2, где C1 – концентрация исходного раствора, а V1 – его объем; C2 – необходимая концентрация, а V2 – неизвестное, т.е. тот объем, который нужно найти для конечного раствора: V2= C1V1/ C2. Самое важное правильно при разбавлении концентрированных кислот – нужно добавлять кислоту в воду, а не наоборот: это чревато такими последствиями, как разбрызгивание кислоты и попадание ее на кожу и одежду. Это правило необходимо знать не только химикам, но и домашним хозяйкам, которые в быту пользуются разбавлением кислот, например, уксусной.
Хранение реактивов
Существуют реактивы, при взаимодействии друг с другом которые способны взрываться или устраивать пожар. Для этого необходимо знать такие реактивы и хранить отдельно. Во всех коробках с реактивами есть инструкция по хранению данных веществ. Следует неукоснительно следовать ей, во избежание не только серьезных последствий, но и простой порчи реактивов из-за неправильного хранения. Также следует уделить внимание и тем регентам, которые относятся к какому-либо классу опасности, дабы избежать отравления или даже летального исхода.
Реактивы, которые нельзя хранить в стеклянных тарах (например, плавиковая кислота и щелочи), должны хранится в пластиковых бутылях.
Вещества, которые разлагаются или меняют свои свойства под действием света, хранятся в темных или желтых стеклянных тарах.
Некоторые реактивы нуждаются в герметичном хранении, добиться этого можно с помощью промазывания пробок парафином. На каждой таре необходимо указывать название, концентрацию и срок годности данного реактива. Сливать отработанные реактивы нужно в специально отведенные для этого склянки для последующей переработки или утилизации.
Химические лаборатории должны быть оборудованы специальными вытяжными и обычными шкафами для хранения, а также хорошо вентилируемыми помещениями, в которых непосредственно хранятся все реактивы.
Реагенты для определения субстратов
количество
тестов
Белок в моче/спинномозговой
Необходимые калибраторы и контрольные материалы
| Название / кат.номер | Описание | фасовка, мл |
| Калибратор sCAL | Калибратор широкого назначения, предназначенный для калибровки субстратов | 10х3 |
| Инструкция | ||
| 981831 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС | ||
| Нортрол контроль | Набор для контроля качества анализаторов, с заданными концентрациями различных субстратов и ферментов, условно соответствующими физиологически нормальным. | 10х5 |
| Инструкция | ||
| 981043 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС | ||
| Абтрол контроль | Набор для контроля качества анализаторов, с заданными концентрациями различных субстратов и ферментов, условно соответствующими физиологически патологическим. | 10х5 |
| Инструкция | ||
| 981044 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС | ||
| Контроль для мочи uTrol | Набор для контроля качества аналитов мочи человека. Жидкий стабильный стандартный раствор с заданными нормальными концентрациями готовый к использованию. | 10х5 |
| Инструкция | ||
| 981821 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС | ||
| Контроль для мочи высокий (uTrol High) | Набор для контроля качества аналитов мочи человека. Жидкий стабильный стандартный раствор с заданными патологическими концентрациями готовый к использованию. | 10х5 |
| Инструкция | ||
| 981822 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС | ||
| Моющая жидкость | Моющий раствор предназначен для промывки иглы дозатора автоматических анализаторов серии Konelab, Indiko | 8х20 |
| Инструкция | ||
| 981842 | Паспорт безопасности | |
| Регистрационное удостоверение | ||
| Сертификат соответствия/справка ВНИИС |
Комитет по Ферментам Скандинавского Общества Клинической Химии и Клинической Физиологии.