Мазмұны

	Кіріспе	3
1	Іс-тәжірибе базасының құрлымы	4
1.2	Іс-тәжірибе базасының тарихы	4
1.3	Іс-тәжірибе базасының зертхана мүмкіндігі	6
2	Жеке тапсырма орындалуы (диплом тақырыбы бойынша)	7
2.1	Жеке тапсырма бойынша әдеби шолу	7
2.2	Тәжірибелік бөлім	12
2.3	Зерттеу жұмысының нәтижелері	15
	Қорытынды	27
	Әдебиеттер	28

Кіріспе

Органикалық заттардың заттардың химиялық синтезі және технологиясы негізізінен ББЗ өндірістік синтездеп алу үрдісінде қолданылатын жай заттардан және ағзадаға заттар алмасу өнімдерінен алу әдістерінне және құралдарына негізделген.

Органикалық заттардың синтезінің жаңа технологияларын жасау үшін, алдымен биохимия, микробиология, органикалық заттардың жұқа қабатты синтезінің негіздерін, сонымен қатар биологиялық белсенді заттардың синтезінің өндірістік және инженерлік ғылым білімдерін меңгеру қажет.

Қазіргі жаңа заман талабына сәйкес органикалық биологиялық белсенді заттарға деген сұраныс олардың қолдану аумағының кеңеуіне байланысты бір-қатар өндірістің идентификациялануын және синтездеп алынған заттардың экологиялық тазалығын қадағалау, денсаулық сақтау мәселелері шешуге негізделген:

-әр-түрлі мақсатта қолданылатын жаңа органикалық ББЗ түрлерін алу және бірінші кезекте препараттардың профилактикалық және терапиялық әсерлерін талдау;

-ауыл шаруашық және өндірістік қалдықтарды залалсыздандыру;

-ауыл шаруашықық өсімдіктерін ауырулардан, зиянкестерден, арам шөптерден қорғау мақсатында экологиялық таза қорғаныштық қасиеті және өсімдіктердің биологиялық өнімділігін жоғарылату үшін препараттар алу.

Қазіргі кезде медициналық мақсаттарда, ауы шаруашылығы және азық-түліктік тағамдар өндірісі үшін ББЗ (антибиотиктер, вакциналар, ферменттер, полисахаридтер, гормондар, глюкозиттер, дәрумендер, алколоиттар, пестициттер, дефолианнар) заттарының үлкен ассортименті синтезделіп келеді.

Алғашқы кезде көптеген органикалық ББЗ табиғи өсімдік заттарынан және жануарлар өнімдерінен арнайы технологиялық әдістермен алынған. Ежелгі Римдедәрігер Клавдий Гален (131-201жж.) табиғи биологиялық белсенді заттарды дәрілік препараттар ретінде қолданған, соған байланысты қазіргі кезде ондай дәрілік препараттарды галенді заттар деп атайды.

Галенді препараттар құрамы бойынша химиялық заттардың кешенді түрлері кездесенді және олар ағзаға әсер етуі бойынша түрлі бағытта болады. Олардың жақын туындыларын немесе синтетикалық қосылыстарын алу үшін химиялық және биохимиялық әдістер қолданылады.

Бұл зерттеу жұмыста биологиялық белсенді заттардың синтезі мәселелері бойынша ББЗ табиғи және синтетикалық түрлерінің негізгі типтері көрсетілген, ББ заттардың қазіргі заманғы биологиялық белсенділігінің критерилері мен препараттардың синтезінің технологиясының ерекшеліктері келтірілген. ББ заттардың синтезінің технолгиялық сызбалары мен мысалдары, алынатын заттардың түзілу үрдістерінің химиялық механизімі түсіндірілген.

1. Іс-тәжірибе базасының құрлымы

1.2 Іс-тәжірибе базасының тарихы

Орталық туралы

Ұйымның аталуы: мемлекеттік тілде толық: Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің «Республикалық қосымша білім беру оқу-әдістемелік орталығы» республикалық мемлекеттік қазыналық кәсіпорны; қысқартылған мемлекеттік тілде: «Республикалық қосымша білім беру оқу-әдістемелік орталығы» (РҚББОӘО) РМҚК.

Орыс тілде толық: Республиканское государственное казенное предприятие «Республиканский учебно-методический центр дополнительного образования» Министерства образования и науки Республики Казахстан; қысқартылған орыс тілде: РГКП «Республиканский учебно-методический центр дополнительного образования» (РУМЦДО).

РҚББОӘО қызметінің мақсаты: балаларға қосымша білім беру жүйесін ғылыми-әдістемелік, бағдарламалық-әдістемелік, оқу-әдістемелік, оқу-тәрбиелік, ұйымдастыру-мазмұндық, ақпараттық қолдау құралдары арқылы дамытуды қамтамасыз ету.

РҚББОӘО өзінің қызметін қосымша білім беру жүйесінің бағыттары бойынша жүзеге асырады:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің «Республикалық қосымша білім беру оқу-әдістемелік орталығы» республикалық мемлекеттік қазыналық кәсіпорны Қазақстан Республикасы Үкіметінің 1999 жылғы 27 тамыздағы «Қазақстан Республикасы денсаулық сақтау, білім және спорт Министрліктерінің мекемелерін қайта құру туралы» №1264 қаулысымен Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің «Республикалық оқушылар сарайы» республикалық мемлекеттік қазыналық кәсіпорны ретінде құрылды және Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2004 жылғы 28 сәуірдегі «Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің «Республикалық оқушылар сарайы» республикалық мемлекеттік қазыналық кәсіпорны атын қою туралы» №428 қаулысымен күші бар атау алынды.

«РҚББОӘО» РМҚК Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрінің 2011 жылғы 9 желтоқсандағы № 522 бұйрығымен Алматы қаласынан Астана қаласына ауыстырылды.

21.07.2012 Алматы қ. Әділет департаменті Медеу ауданының Әділет басқарамасымен Алматы қ. Митин көшесі, 6 үй мекен-жайы бойынша «РҚББОӘО» РМҚК филиалы заңды тұлғасына есепке тіркеу жүргізілді, №38-1910-06-Ф-л куәлігі, 120741012523 БСН.

Сонымен-қатар, «РҚББОӘО» РМҚК басқа заңды тұлғалардың құрылтайшысы (қатысушысы) болып табылмайды.

Ғылыми-техникалық бағыт

Техникалық шығармашылық орталықтары (стансалары), оқушылар сарайларында (үйлерінде), балалар шығармашылық орталықтарында ғылыми-техникалық үйірмелер.

Туристік-өлкетану бағыты

Жас туристер мен өлкетанушылар орталықтары  (стансалары), оқушылар сарайларында (үйлерінде), балалар шығармашылық орталықтарындағы үйірмелер.

Экология-биологиялық бағыт

Балалар экология-биологиялық орталықтары (стансалары), оқушылар сарайларында (үйлерінде), балалар шығармашылық орталықтарындағы үйірмелер.

Әлеуметтік-педагогикалық бағыт

Әскери-патриоттық бағыт

Оқушылар сарайлары, аула клубтары, балалар сауықтыру лагерлері, балалар қоғамдық ұйымдары.

Көркем-эстетикалық бағыт

Өнер мектептері, көркемөнер мектептері, оқушылар сарайлары (үйлері), балалар музыка мектептері.

«Экологиялық орталық» ЖШС-гі Қазақстан Республикасындағы химиялық зерттеу жұмыстарын жүргізетін және оны іске асыратын жобалар жасау химия өндірісінің жалғыз институты болып саналады.

Қоршаған ортаны қорғау объектілерін жобалау (суды беру мен суды тұтынуда ағын сусыз жүйе,құрамында фосфор бар шыламыд қайта өңдеу станциясы,шаң сорғыш және газды тазалағыш орталықталған жүйе, ағын суларды тазалау комплексті имараттар және т.б.);

әрекеттегі өндірісті қайта құру мен кеңейту жобалары (аммофос,сульфокөмір,фторсызданған фосфат азықтығы,күкірт қышқылы және т.б.);

Сынамалы-тәжірибелі зауыттағы ғылыми-техникалық зерттемелер негізінде,Институт,бас жобаларды,құрылыстарды авторлық қадағалау,құрылымдарды толықтыру,Қаратау химиялық зауыт жанынан түйіршек фабрикасын пайдалануға беру мен қуаттылығын меңгеру жұмыстарын жүргізген.

1.3 Іс-тәжірибе базасының зертхана мүмкіндігі

ББЗ-дың биосинтезі процесі барысында қажетті зерттеу мүмкіндігі ЖШС КазНИИХимпроект мекемесінде төмендегі параметрлері бойынша жүргіздік. Оптимальды жағдай бұзылған кезде зат алмасу процесіде бұзылады, өсу процесі шектеледі немесе тоқтайды, дайын өнімнің шығымымен сапасы төмендейді.

• Температура;

• рН- орта;

• биомасса жасушаларының саны;

• қореқтену көзін пайдалану жылдамдығы;

• еріген оттегі саны (аэробты биообектілер жағдайында);

• түзілетін метоболит санына.

- ферментация алдындағы саты (дайындық жұмыстары);

- ферментация (өнім түзілу және жиналу процесі).

Ферментация алдындағы саты биосинтез процесіне дейінгі дайындық сатысынан тұрады: 1) қоректік ортаны дайындау; 2) егіс материалын дайындау және алу; 3) құрал-жабдықтарды таңдау және дайындау.

Қоректік ортаны, егіс материалын дайындау және алу, құрал-жабдықтарды таңдау және дайындау стерилизацияға негізделген. Стирилизацияға көбік түзгіштер, сұйық қоспалар, коммуникациялар, датчиктер жатады. Стерилизация процесінің қажеттілігі биообъектілердің функциональды өсуін микроорганизимдердің басуымен байланысты туындап қана қоймай, сонымен қатар олардың өсу ортасымен белгілібір жасушаны бұзуы мүмкіндігінен туындаған. Олардың кейбіреуі дайын өнім құрамына енетін улы заттарды бөлуі мүмкін.

Өндірістік жағдайда микроорганизмдердің көзі су, қоршаған орта, адамдар болуы мүмкін. Ауадағы шаңмен ылғал белгілі мөлшерде микроорганизімдердің өмір сүргіштік қабілетін арттырады.

Биотехнологиялық процестерді микроорганизмдерден қорғау фильтрлар көмегімен жүзеге асады.

Зертханалық жағдайда қоректік ортаны немесе басқада объектілерді стерилизациялау 0,3 МПадан (3 кГс/см²) кем емес қысымдағы бу автоклавында немесе салқын әдіспен жүзеге асады. Негізінен әмбебап әдіс ол – ылғалды жылуды қолдану болып табылады.

Өлшегіш құрылғылардың датчиктерімен реттегіштері стерилизация кезінде жоғары температураға шыдамайды, сондықтан оған салқын немесе химиялық стерилизация әдісі қолданылады. Бұл мақсатта бактерицидті газдар (этилен), антицептик ерітіндісі (формалин) және т.б. қолданылады.

Меланоидирлеу, гумификация, карамелизация, реверсия, қышқылды ыдырау реакциларнан сақтану мақсатында құрамында қанты бар материалдар қоректік ортаның компоненттерінен бөтен жумсақ жағдайда стерилизацияланады.

Стерилизация процесін бақылау үшін уақыт ұзақтығымен өлшенетін стерильдік деп аталатын критерий енгізіледі.

2 Жеке тапсырма орындалуы (диплом тақырыбы бойынша)

2.1 Жеке тапсырма бойынша әдеби шолу

Белсенді заттардың (ББЗ) синтезінің теориялық негізі

Биологиялық белсенді заттар күрделі органикалық қосылыстарды құрайды, олардың белседілігі молекулалардың және ондағы функционалды топтардың орналасуына құрлысына тәуелді.

Олардың кең қоладану спектрына ББЗ екрекше көңіл аударылатыны дәрілік заттар, олардың негізгі ерекшелігі сонда тірі ағзалардың өміртіршілікгін қалыпты ету үшін және олардың физиологиялық белсенділігін жақсарту мақсатында ББЗ заттарды адамдарға немесе жануарларға егу үшін арналғандығында. Бұл типтегі ББЗ синтезін жасауда оларға медицина тарапынан қойылатын бір-қатар талаптарды есекру қажет.

Дәрілік препараттардың биологиялық белсенділігі ағза функциясының өзгерісімен байланысты, олар бұзылуы немесе өзгеріссіз қалуы мүмкін. Биологиялық жүйелердің (органдар, үлпалар) ағзаға түсуі барысында зат слмасу үрдісі кезінде дәрілік препараттармен белсенді әсерлеседі, метоболиттің түзілу әсеріне болатын өзгеріс жолында бір-қатар түр өзгерістерге ұшырайды. Әсерлесу сулы (биологиялық сұйықтық) немесе липофильді ортада (юиологиялық менбраналар) жүруі мүмкін. Мұндай жағдайда орта факторын ескеру қажет.

Кей жағдайларда метоболиттер дәрілік препараттарға қарағанда белсенділігі барынша жоғары болуы мүмкін және олар ағзада терригенды (жеміске әсері), мутагенді, концерогенді өзгерістерге өзгерістерге әкеп соғады. Сондықтан дәрілік препараттарды қолдану үшін тек дозалық өлшемін емес сонымен қатар уақыт факторын ескеру қажет.

Дәрілік препараттардың тірі ағзаға әсерінің механизімін үш кезеңге жинақтайды.

1. Нысанаға орналасу орнына ену;

2. Нысанды тану және туыстық принціпі бойынша онымен химиялық әсерлесу;

3. Дәрілік препараттардың әсер ету барысында құрлымдық өзгеріс болуына байланысты нысанның белсендірілуі;

Нысаналар болып табылады акцепторлар, рецепторлар, ферменттер, жасушалы органеллалар, жасушалар, органдар, функционалды жүйелер.

Алынған заттардың тазалығына ерекше талаптар қойылуымен түсіндіріледі және оның құрамында токсинді заттардың болмауын қадағалайды.

Мұндай қосылыстардың синтезінің технологиясы өзіндік ерекшеліктері болады.

ББЗ заттардың ситезінің жалпы заңдылықтары, жалпы методологиясы

Органикалық ББЗ синтезінің өндірістік аумақта химиялық және микробиологиялық әдістер үлкен мәнге ие.

Органикалық заттардың синтезінің химиялық әдісі жұқа қабатты органикалық синтез атымен аталады, оның ерекшеленетін белгілері: заттардың көсатылы алынуы; мұқият тазартуды қажет етуі; өндірістің өндіру көлемі аздау болуы; шикізат ассортиментінің көп болуы; синтездеп алынған зат өнімдерінің құны жоғары бағалануы.

Синтез әдісін таңдау нгізіне синтез үшін қолданылатын химиялық бастапқы заттардың химиялық реакцияларының механизі туралы, қасиеттері жайында білімдеріне және тазарту, оларды алудың әдістері туралы мәліметтермен қамтылуы қажет. Көп жағдайда әр-бір синтез үшін төрт жағдайды бөліп көрсетуге болады:

-бастапқы шикізаттарды таңдау (бастапқылары –қосылыстары);

-ББЗ химиялық синтезінің сызбасын жасау;

-негізгі алынатын қосылыстың тазарту әдісін таңдау;

-ББЗ танып білу;

Қолданылатын жұқа қабатты органикалық синтез әдісі бойынша бастапқы қарапайым заттар қосылысынан күрделі органикалық заттар алуға мүмкіндік береді. Өнеркісіптік өндіріс үшін жұқа қабатты органикалық синтез барысында мұндай заттар алу үшін барынша арзан әдісін таңдау, қауіпсіз, оңтайлы болу негізгі мәселе болып табылады.

Бастапқы шикізаттарды таңдау. Дұрыс таңдау синтез моментінің бірден бір анықтаушы сы болып табылады.

Өндіріс үшін маңызды бастапқы заттардың көзі болып мұнай және табиғи газ, тасқөмірдің біріншілік өңдеуінің өнімдері болып табылады. Яғни таскөмірді химиялық өңдеу барысында ароматты көмірсутектер (бензол, толуол, ксилол, нафталин) және көміртегі тотығының газды өнімдері түзіледі. Ал мұнай ды крекинглеу және реформингісі барысында алифатты, ациклды, ароматты және гетероциклды көмірсутектер алынады, табиғи газдан метан, этан, пропан, пентан, гексан, жоғары парафиндер.

Шікізат ресурысы ретінде ең маңызды болып синтез газы өндірісі, одан метанол, жоғары көмірсутектер (Фишер-Тропша синтезі). Көміртегінің монооксидінен фосген, құмырсқа қышқылын, метаннан ционосутек қышқылын, күкірткөміртегі және хлортуындылары алынады.

Көптеген синтез бастапқы қосылыстары ретінде ацетилен қолданылады, оны өз кезегінде кальций карбидінен, метанды термототықтыру пиролизімен немесе сұйық мұнайлы фракцияларындағы көмірсутектерді крекингілеу арқылы алады.

Бастапқы шикізаттардың күрделі қосылыстарын ауылшаруашылық, орманшаруашылық және микробиологиялық шикізаттарды өңдеу арқылы алады (майлар, липиттер, крахмал, ақуыздар және т.б.). уақыт өткен сайын бір заттың құны және қолжетімділігі әр-түрлі факторларға байланысты өзгеріп отырады, сондықтан синтездің жаңа түрін жасау барысында бастапқы заттардың өндірістік жағдайларын алдын ала талдау қажет.

Синтездің химиялық сызбасын жасау. Заттар алудың ең күрделі мәселесі оның химиялық сызбасын жасау. Оны қарастыру көп жағдайда негізгі алынатын заттың құрлымы мен қасиеттерін талдаудан және онда жағдайда белгілі болаған реакциялар анализі бойынша оған барынша қарапайым бастапқы заттардан алу мүмкіндіктері қарастырылады. Бұл кезде бір-біріне қайшы келетін кері жағдай туындауы мүмкін. Егер негізгі затты алудың әдісі белгілі болмаған жағдайда, бұл кездегі негізгі міндет химиялық реакциялардың таңдау ретін немесе бірнеше химиялық реакцияларды таңдап, олар сол қосылыстың түзілуіне әкеп соғады. Егерде бірнеше синтез сызбасы мүмкін болатын болса, онда ең тиімді (рационалды) жолы таңдалады.

Бұл екі мәселені шешу үшін нақты мысал ретінде никотин қышқылының (витамина РР) синтезін қарастырамыз.

Никотин қышқылы пиридинкарбонды-3 (З-пиридин карбон) қышқылы болып табылады. Никотин қышқылының алғашқы синтезі тотықтыру реакциясының көмегімен никотиннен алу арқылы жүзеге асырылған (табак алкалоиды).

Таңдалған алу жолы негізделген, себебі бастапқы заттар пиридин сақинасын және 3 жағдайында орынбасу бар, ол өз кезегінде тотығуы мүмкін. Соған ұқсас жолмен никотин қышқылы анабазин алколоидынан алынған (Anabasis aphylla). Бірақ бұл әдістерді никотин қышқылын өндірістік алу әдісінің негізі бола алмайды, себебі алколоидтың екеуі де күшті уытты зат болып табылады және оның өсімдікт шикізаттарынан алынатын мөлшері өте аз.

Пиридинге сульфо және бром сияқты топтарының алмасушыларын ендіру арқылы синтез жолы жүзеге асырылған болатын. Сульфотоптарын циантоптарына ауыстырылған, оны соңында карбоусил тобына дейін сабындалады. 3-бромпиридиннен никотин қышқылына өту литилі туындыларын арқылы және карбоксил тобын қосу CO2 и H2O әсерімен жүзеге асырылады. Синтездің екеуі де көп сатылы, яғни никотин қышқылының жалпы шығымын төмендетеді. Ең тиімді синтез жолы алкилпиридиндерді – 3 метилпиридин (β-пиколин) және 2-метил-5 этил-пиридин сонымен қатар холинді тотықтыруға негізделген.

5-пиколинді калии перманганатымен сілтілі ортада тотықтыру барысында никотин қышқылының шығымы 77 пайызды құрайды, ал қатаң жағдайда өнім шығымы 92% пайызға дейін жоғарылауы мүмкін.

Синтездің өндірістік әдісін таңдау барысында реагенттердің қолжетімділігі, олардың бағасы, түзілген өнімдердің құрамы, қалдық заттардың жойылу мүмкіндіктері ескерілуі қажет. Тотықтыру реакцияларын қолдану барысында барынша каталитикалық әдістер тиімді. Күрделі заттар синтезі барысында қиындықтар жоғарылайды. Әсіресе оптикалық белсенді заттар синтезі айтарлықтай күрделі.

Региоселективтілік деп молекуланың бірнеше реакциялық орталықтарының тек бірімен ғана реакцияның жүруін айтады. Мысалы, пентин-4 тің диэтил туындысының сұйық аммиакта алкилденуі тек региоселективтілік көміртегі атомы бойынша жүреді:

LiO(CH2)3C ≡ CLi (1.RBr/2.H2O, H⁺) OH (CH2)3C≡CR

Энантиселективтілік деп бір энантиомердің бір ғана реакциясы үрдісінде таңдаулы түзілуін айтады. Энантиомерлер – бұл стереоизомерлер, олар бір-біріне өздерінің айнадағы бейнесі бойынша симетриялы емес зат болып табылады.

Табиғи заттардың (ББЗ) биосинтезінің теориялық негізі

Синтезінің технологиялық ерекшеліктері

ББЗ биосинтезі технологиясының негізгі компоненті биообъектілер болып табылады: вирустар, саңырауқұлақтар, өсімдіктекті немесе жануартекті жасушалар, әр түрлі қасиетке ие биомолекулалар.

ББЗ биосинтезінің негізгі технологиялық тапсырмасы – биологиялық объектілер көмегімен (микроорганизмдер, оқшауланған жасушалар, ферменттер, жасушалық органеллдер) табиғи қоспалар мен қалдықтардың түзілуі, жасушаның ауысуы жолымен ұстап тұру және активациясы, сондай-ақ жасушаны немесе күрделі молекула түзу үшін оның құрам бөліктерін алу.

ББЗ биосинтезінің технологиялық үдерісінде қолданылатын биообъектіге байланысты бұл процессті 1 суретте көрсетілгендей топтарға жіктеуге болады.