Курс биоорганической химии. (курс лекций). Лекции по курсу биоорганической химии

Название	Лекции по курсу биоорганической химии
Анкор	Курс биоорганической химии. (курс лекций).rtf
Дата	10.05.2018
Размер	1.18 Mb.
Формат файла
Имя файла	Курс биоорганической химии. (курс лекций).rtf
Тип	Лекции #19083
страница	3 из 6

1 2 3 4 5 6

Строение карбоксильной группы

Карбоксильная группа представляет собой плоскую сопряженную систему, в которой возникает р,-сопряжение при взаимодействии р_z-орбитали атома кислорода гидроксогруппы с -связью. Наличие р,-сопряжения в карбоксильной группе карбоновых кислот способствует равномерному распределению отрицательного заряда в ацилат-ионе, образующемся при отщеплении протона.

Равномерное распределение отрицательного заряда в ацилат-ионе показывают следующим образом: (схема)

Наличие р,-сопряжения в карбоксильной группе карбоновых кислот значительно повышает кислотные свойства карбоновых кислот по сравнению со спиртами.
рК_аС₂Н₅ОН =18

рК_аСН₃СООН =4,76
В кабоновых кислотах частичный положительный заряд на карбонильном атоме углерода меньше, чем в альдегидах и кетонах, поэтому кислота менее активна к восприятию атаки нуклеофильного реагента. Соответственно, реакции нуклеофильного присоединения более характерны для альдегидов и кетонов.
R-СООН
R-гидрофобная часть молекулы;

-СООН-гидрофильная часть молекулы.

С увеличением длины углеводородного радикала понижается растворимость кислот, степень гидратированности и стабильность ацилат-аниона. Это приводит к уменьшению силы карбоновых кислот.

В карбоновых кислотах выделяют следующие реакционные центры:

1. основный нуклеофильный центр;

2. электрофильный центр;

3. ОН-кислотный центр;

4. СН-кислотный центр;

Химические свойства карбоновых кислот

I. Реакции диссоциации.
[карб. к-та+вода= ацилат-ион+ H₃O⁺]
II. Реакции галогенирования (реакции в СН-кислотном центре)
[пропионовая к-та+ Br₂=α-бромпропионовая +HBr]
III. Реакции декарбоксилирования - реакции, в ходе которых происходит удаление углекислого газа из карбоксильной группы, приводящее к разрушению карбоксильной группы.

In vitro pеакции декарбоксилирования протекают при нагревании; in vivo – с участием ферментов-декарбоксилаз.
1. [пропановая к-та= угл. газ+ этан]
2. В организме декарбоксилирование дикарбоновых кислот протекает ступенчато:
[янтарная= пропионовая + угл. газ=этан+ угл. газ]
3. В организме также протекает окислительное декарбоксилирование, в частности, ПВК в митохондриях. С участием декарбоксилазы, дегидрогеназы и кофермента А (HS-KoA).
[ПВК= этаналь+ угл. газ= ацетил-Ко-А+ НАДН+ Н⁺]

Ацетил-КоА, будучи активным соединением, вовлекается в цикл Кребса.

IV. Реакции этерификации – нуклеофильного замещения (S_N) у sр²-гибридизованного атома углерода.
[уксусная к-та+ метанол= метилацетат+Н₂О]
Рассматривается механизм реакции нуклеофильного замещения.

V. Реакции окисления.

Рассмотрим на примере гидроксокислот. Окисление гидроксокислот протекает аналогично окислению вторичных спиртов с участием ферментов-дегидрогеназ.
1. [молочная= ПВК +НАДН+ Н⁺]

2. [β-гидроксимасляная= ацетоуксусная +НАДН+ Н⁺]
Т.о., при окислении гидроксокислот с участием ферментов-дегидрогеназ образуются кетонокислоты.

Пути превращения ацетоуксусной кислоты в организме:

В норме она подвергается гидролитическому расщеплению с участием фермента гидролазы, при этом образуются 2 молекулы уксусной кислоты:
[ацетоуксусная+ вода=2 уксусной к-ты]
При патологии ацетоуксусная кислота декарбоксилируется с образованием ацетона:
[ацетоуксусная к-та=ацетон+ угл. газ]
Кетоновые тела накапливаются в крови больных сахарным диабетом, обнаруживаются в моче, они токсичны, особенно для нервной системы

Медико-биологическое значение карбоновых кислот

Салициловая кислота и фармпрепараты на ее основе в медицинской практике используются наружно при кожных заболеваниях в качестве отвлекающего и антисептического средства.

Внутрь салициловая кислота не применяется, т.к. обладает довольно выраженными кислотными свойствами (рК_а=2,98). При приеме внутрь она может вызвать раздражение пищеварительного тракта. На основе салициловой кислоты готовят следующие фармпрепараты.
1. Салицилат натрия [салициловой к-та+ Na₂CO₃= салицилата Na+ вода+ угл. газ]
Применяется внутрь как жаропонижающее и противовоспалительное средство.
2. Фенилсалицилат (салол) [салициловая к-та+ фенол=салол+ вода]
Салол в медицине применяется внутрь как антисептик при заболеваниях кишечника (колитах) и мочевыводящих путей (циститах).

Салол примечателен тем, что в кислой среде желудка он не гидролизуется и распадается только в кишечнике, поэтому применяется для изготовления оболочек лекарственных препаратов.
3. Метилсалицилат [салициловая к-та+ метанол=метилсалицилат+ вода]
В медицинской практике применяется наружно при артритах и радикулитах в качестве обезболивающего и противовоспалительного средства.

4. Ацетилсалициловая кислота (аспирин) [салициловая к-та+ уксусный ангидрид=аспирин+ уксусная к-та]
Аспирин применяется внутрь как жаропонижающее, обезболивающее и противовоспалительное средство.

5. Пара-аминосалициловая кислота (ПАСК)

Обладает противотуберкулезным действием. В медицинской практике обычно используется в виде натриевой соли парааминосалицилата натрия.

Структурный изомер парааминосалициловой кислоты - метааминосалициловая кислота – высокотоксична и в качестве лекарственных препаратов не используется.
НСООН – при попадании на кожу вызывает ожог – в медицинской практике используется наружно, в виде спиртовых растворов при ревматических болях.

СН₃СООК – ацетат калия применяется для лечения отеков.

(CH₃COO)₂Pb·3H₂O – тригидрат ацетата свинца;

CH₃COOPbOH – основной ацетат свинца. Эти препараты применяются наружно в качестве вяжущих средств при воспалительных процессах кожи и слизистых оболочек.

Изовалериановая кислота – содержится в корнях валерианы, входит в состав валидола.

СаС₂О₄ – оксалат кальция – в организме участвует в образовании камней в почках и мочевом пузыре.
Дикарбоновые кислоты:

Янтарная и глутаровая лежат в основе биологически важных -аминокислот: аспарагиновой и глутаминовой соответственно.

Молочная кислота образуется в результате молочнокислого брожения углеводов, напр., глюкозы: [глюкоза=2 молочной к-ты]

Молочная кислота содержится в кисломолочных продуктах, квашеной капусте, соленых овощах. Молочная кислота обнаруживается в желудочном содержимом при пониженной его кислотности. В норме в желудочном соке молочной кислоты быть не должно.

Соль молочной кислоты - лактат кальция - в медицинской практике используется при аллергических, кожных заболеваниях, воспалениях, переломах, кровотечениях, а также в качестве противоядия при отравлении щавелевой кислотой и другими веществами.

Яблочная кислота содержится в яблоках, рябине, фруктовых соках; в организме участвует в обменных процессах. Лимонная кислота – содержится в цитрусовых, винограде, крыжовнике. Её соль - цитрат натрия - используется в медицине как консервант крови.

1 2 3 4 5 6