биоорганика. Биоорганика_УчМетПос. Учебнометодическое пособие для студентов обучающихся по специальностям
 Скачать 6.58 Mb.
|
|
не характерны реакции 1) замещения 2) присоединения 3) полимеризации 12 4) поликонденсации 12. Определите вещество Х в реакции: С 6 Н 5 ОNa + СО 2 + Н 2 О → Х 1) фенол 3) бензол 2) циклогексанол 4) бензойная кислота 13. В отличие от этанола фенол 1) взаимодействует с гидроксидом натрия 2) взаимодействует с альдегидами 3) при окислении образует формальдегид 4) вступает в реакции этерификации 14. Какое органическое соединений реагирует с натрием, гидроксидом калия и бромной водой? 1) анилин 3) фенол 2) глицерин 4) этанол 15. Антисептическое действие этилового спирта основывается: 1) на процессе окисления микробов 2) на его растворяющей способности 3) на его способности к дегидратации и денатурации белков 4) на его токсическом воздействии 16. Адреналин – является производным: 1) пирокатехина 3)гидрохинона 2) резорцина 4)хинона 17. Промежуточным продуктов в синтезе парацетамола является: 1) пирокатехин 2) п-аминофенол 3) фенол 4) ментол 18. В качестве антисептиков могут использовать: 1) метанол 2) резорцин 3) норадреналин 4) парацетамол 19. В антиоксидантную буферную систему организма человека входит: 1) дигидролипоевая кислота 2) цистеин 3) сукцимер 4) унитиол 20. При отравлении ионами тяжелых металлов могут применяться лекарственные средства класса: 1) тиолов 2) одноатомных спиртов 3) фенола 4) двухатомных спиртов КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ: МОНО-, ДИ- И ВЫСШИЕ 13 Карбоновые кислоты — класс органических соединений, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных карбоксильных групп -COOH. Число карбоксильных групп характеризует основность кислоты. В зависимости от количества карбоксильных групп карбоновые кислоты подразделяются на одноосновные карбоновые кислоты (содержат одну карбоксильную группу), двухосновные (содержат две карбоксильные группы) и многоосновные кислоты. Высшие карбоновые кислоты называют жирными кислотами. Карбоновые кислоты, по сравнению с другими органическими веществами, содержатся в значительном количестве в клетках животных и особенно растений. Они являются продуктами превращения основных питательных веществ: жиров, белков и углеводов. Кроме того, многие имеющиеся или поступающие в клетку органические вещества на конечных этапах диссимиляции превращаются в ту или иную карбоновую кислоту. В то же время карбоновые кислоты синтезируются в клетке, то есть являются продуктами анаболизма, так как они необходимы для жизнедеятельности клетки и организма в целом. В карбоксильной группе смещение электронных плотностей: ведет к появлению и нуклеофильных и электрофильных центров, по которым становятся возможными многие химические превращения. Важнейшими из них являются кислотные свойства (взаимодействие с металлами, оксидами и гидроксидами металлов, аммиаком и солями более слабых кислот) и реакции ацилирования (протекают в нашем организме). При N-ацилировании аминов образуются амиды. Реакция образования амидов играет большую роль в организме: за счет этой реакции происходит обезвреживание токсичного аммиака. Реакции О-ацилирования бывают двух типов: О-ацилирование карбоновых кислот с образованием их ангидридов и О-ацилирование спиртов (реакция этерификации). S-ацилирование тиолов играет большую роль в метаболизме карбоновых кислот. Образование сложных тиоэфиров при участии АТФ с коферментом А, который содержит тиольную группу (—SH), называемых ацилкоферментами А (ацил-КоА или RCOSKoA) способствует активации карбоновых кислот в реакциях их конденсации и декарбоксилирования, сопровождаемых окислительно-восстановительной 14 дисмутацией. При участии уксусной кислоты образуется ацетилкофермент А (ацетил-КоА). Дикарбоновый кислоты содержат 2 карбоксильные группы, а в зависимости от строения углеводородного радикала их подразделяют на насыщенные, ненасыщенные и ароматические. Среди ненасыщенных кислот наибольшее значение имеют фумаровая и малеиновая кислоты, которые являются пространственными изомерами. При этом малеиновая кислота менее устойчива и при нагревании и действии радикалобразующих веществ (иода, оксида азота, азотистой к-ты) превращается в фумаровую: Кислотные свойства дикарбоновых кислот значительно выше, чем монокарбоновых, из-за электроноакцепторного влияния второй –СООН группы. Они диссоциируют ступенчато и дают два ряда солей (например, HOOC-COONa, NaOOC-COONa ). Кальциевые соли щавелевой кислоты малорастворимы - они являются причиной образования оксалатных камней в почках и мочевом пузыре. Длина углеводородного радикала является причиной протекания реакций либо декарбоксирования (щавелевая и малоновая) либо внутримолекулярного ацилирования (янтарная и глутаровая). 15 t Аналогично образуется глутаровый и малеиновый ангидрид. К тому же они способны образовывать прочные хелатные комплексы с тяжелыми металлами: Биологически важные карбоновые кислоты Кислоты (тривиальное название) Название аниона Формула кислоты Одноосновные муравьиная формиат HCOOH уксусная ацетат CH 3 COOH масляная бутират CH 3 (CH 2 ) 2 COOH валериановая валерат CH 3 (CH 2 ) 3 COOH Непредельные_кислоты_акриловая_акрилатыСН2_=_СН-_СООНкротоновая_кротонатСН3_–_СН_=_СН_-_СООНАроматические'>Непредельные кислоты акриловая акрилаты СН 2 = СН- СООН кротоновая кротонат СН 3 – СН = СН - СООН Ароматические бензойная бензоат C 6 H 5 COOH Дикарбоновые кислоты щавелевая кислота оксалаты НООС - СООН малоновая малонаты НООС-СН 2 - СООН янтарная сукцинаты НООС-СН 2 – СН 2 -СООН глутаровая глутараты НООС –(СН 2 ) 3 - СООН Непредельные дикарбоновые Фумаровая (транс- изомер) фумараты НООС-СН=СН-СООН Отдельные представители: 16 Муравьиная кислота применяется в медицине в качестве антисептика. Янтарная кислота обладает сильными антиоксидантными свойствами, обезвреживает свободные радикалы, улучшает работу мозга, печени, сердца, укрепляет иммунитет, препятствует развитию злокачественных новообразований, тормозит воспалительные процессы, понижает сахар в крови, восстанавливает работу нервной системы, нейтрализует яды, способствует растворению камней в почках. Изовалериановая кислота используется для получения таких лекарственных средств, как валидол и бромизовал. Этиловый эфир α- бромизовалериановой кислоты (СН 3 ) 2 СНСН(Br)COOC 2 H 5 входит в состав валокордина, корвалола и валосердина. Акриловая кислота и её производные склонны к полимеризации. Полиакрилаты широко используются в стоматологической практике для изготовления протезов. Водные эмульсии полиакрилатов (типа латекса) применяются в производстве клеев и мягких медицинских пластырей. Парацетамол и фенацетин являются замещенными амидами уксусной кислоты, уже много лет используются в медицинской практике. Фумаровая кислота участвует в биохимических процессах. Она является промежуточным соединением в цикле трикарбоновых кислот. Высшие карбоновые кислоты (это КК с числом углеродных атомов больше 10) обладают всеми свойствами карбоновых кислот, но их кислотность ниже вследствие длинного углеводородного радикала. К таким кислотам относят: Насыщенные Мононенасыщенные Полиненасыщенные Пальмитиновая к-та Олеиновая к-та Линолевая к-та С 15 Н 31 СООН С 17 Н 33 СООН С 17 Н 31 СООН Стеариновая к-та жидкие Линоленовая к-та С 17 Н 35 СООН С 17 Н 29 СООН Твердые Арахидоновая к-та С 19 Н 31 COOH Жидкие В нашем организме они вступают в реакции окисления (циклические процессы, в каждом акте окисления теряют по 2 С) в результате которых превращаются в углекислый газ и воду (неразветвленные) и при этом образуется большое количество АТФ (например, при окислении стеариновой кислоты образуется 146 молекул АТФ). Среди высших ненасыщенных кислот наиболее важными являются: олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая. В отличие от насыщенных своих аналогов они имеют другое пространственное строение (чаще цис-конфигурацию и U-образную форму). Из-за чего для них характерны более слабые межмолекулярные взаимодействия и при обычных условиях они являются жидкими. «Незаменимые» полиненасыщенные кислоты (линолевая, линоленовая и арахидоновая) не могут быть синтезированы в организме человека и должны поступать с пищей 17 (растительные масла). Они способствуют снижению содержания в крови холестерина и являются необходимыми для образования важных биорегуляторов - простогландидов. Из-за наличия кратных связей эти кислоты и их производные значительно легче окисляются в организме и тем самым могут ограничивать в нем свободнорадикальное окисление (одна из причин полезности растительных масел). Контрольные вопросы и задания: 1. Строение функциональной группы карбоновых кислот. 2. Классификация карбоновых кислот по характеру углеродного скелета и количеству функциональных групп. 3. Способы получения карбоновых кислот. 4. Напишите формулы первых шести представителей одноосновных предельных кислот, назовите их по ИЮПАК и дайте им тривиальные названия, укажите их биологическую роль. 5. Напишите формулы наиболее важных одноосновных непредельных карбоновых кислот, назовите их. Рассмотрите принцип геометрической изомерии на конкретном примере. 6. Напишите формулы первых пяти представителей двухосновных предельных карбоновых кислот, назовите их по номенклатуре ИЮПАК и тривиальной, укажите биологическую роль. 7. Расположите следующие кислоты в ряд по возрастанию констант диссоциации: дихлоруксусная кислота, монохлоруксусная кислота, уксусная кислота, трихлоруксусная кислота. Объясните влияние галогена на кислотные свойства этих соединений, применяя электронную теорию. 8. Напишите структурные формулы следующих соединений: адипиновая кислота; 2,4-диметилгептановая кислота; малеиновая кислота; пентаноат натрия; янтарный ангидрид; акриловая кислота; валериановая кислота. 9. Рассмотрите строение фумаровой и малеиновой кислот. Какая из этих кислот встречается в живом организме? Укажите ее биологическую роль. 10.Химические свойства карбоновых кислот ациклического ряда (диссоциация, образование солей, амидов, сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов). Реакции ацилирования. 11.На примере взаимодействия пропионовой кислоты с этиловым спиртом рассмотрите электронный механизм реакции этерификации. 12. Реакции с участием углеводородного радикала карбоновых кислот (реакционная способность α – углеродного атома одноосновных карбоновых кислот). 13. Напишите уравнения реакций масляной кислоты со следующими реагентами: хлор в присутствии катализатора; пентахлорид фосфора; аммиак при нагревании; NaHCO 3 ; метанол в присутствии H 2 SO 4 ; гидроксид кальция и затем пиролиз полученной соли. 14. Напишите формулу масляной кислоты, назовите ее по ИЮПАК. Напишите реакцию S – ацилирования на примере этой кислоты. 18 15. Исходя из этилацетата в качестве единственного органического соединения и любых необходимых неорганических реагентов, получите следующие соединения: уксусная кислота, этилен, ацетон. 16. С помощью каких реакций можно различить следующие кислоты: а) муравьиная и уксусная, б) пропеновая и пропановая. Напишите уравнения этих реакций. 17. Способы получения дикарбоновых кислот. 18. Специфические химические свойства двухосновных карбоновых кислот. 19. Как можно получить малоновую кислоту из уксусноэтилового эфира? Напишите соответствующие уравнения реакций. 20. Дегидрирование карбоновых кислот происходит в цикле трикарбоновых кислот, который осуществляется в клетках и тканях организма. Какой продукт образуется из янтарной кислоты в результате ферментативного дегидрирования? Напишите уравнение реакции. 21. Что происходит при нагревании следующих двухосновных кислот: щавелевой, малоновой, янтарной, адипиновой? Напишите уравнения реакций. 22. В организме человека протекают реакции гидролиза сложных эфиров. Какая кислота образуется при гидролизе малоновоэтилового эфира? Напишите уравнение реакцию гидролиза. 23. Щавелевая кислота может попадать в организм с пищей. Под действием чего она превращается в амид? Напишите уравнения образования полного и неполного амидов щавелевой кислоты. 24. Ароматические кислоты: бензойная, парааминобензойная. Образование в организме, биологическая роль. Распространение бензойной кислоты в природе. 25. Сложные эфиры парааминобензойной кислоты: анестезин и новокаин. Использование их в медицине. 26. Амиды карбоновых кислот. Строение парацетамола и его применение в медицине. 27. Высшие карбоновые кислоты: предельные, непредельные. 28. Напишите структурные формулы полиненасыщенных высших жирных кислот и назовите их. На примере олеиновой кислоты напишите реакцию с бромной водой. 29. Напишите структурную формулу линолевой кислоты и реакцию ее полного гидрирования и бромирования. Назовите продукты реакции. 30. Биологическая роль высших карбоновых кислот. Тесты для самопроверки: 1. Карбоновые кислоты, содержащие три атома углерода: 1) пропионовая и масляная 2) фумаровая и кротоновая 3) уксусная и малоновая 19 4) малоновая и пропионовая 2. В реакцию «серебряного зеркала» вступает кислота: 1) уксусная 2) щавелевая 3) трихлоруксусная 4) муравьиная 3. Действием хлора на масляную кислоту можно получить: 1) 5-хлорпентановую кислоту 2) 2-хлорбутановую кислоту 3) 3-хлорбутановую кислоту 4) 4-хлорпентановую кислоту 4. Неверным является утверждение: 1) муравьиная кислота является более сильной, чем уксусная кислота 2) муравьиная кислота плохо растворяется в воде 3) муравьиная кислота легко окисляется до углекислого газа 4) продуктом дегидратации муравьиной кислоты является угарный газ 5. Верны ли следующие суждения об арахидоновой кислоте: А) Ненасыщенная высшая жирная карбоновая кислота. Б) Имеет в составе две двойные связи. 1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны 6. Из уксусной кислоты и пропанола-1 получится: 1) пропилэтиловый эфир 2) этилпропионат 2) изопропилформиат 4) пропилацетат 7. Олеиновая кислота, в отличие от стеариновой кислоты: 1) жидкая при комнатной температуре 2) образует сложный эфир с глицерином 3) взаимодействует с содой 4) реагирует со щелочами 8. При дегидрировании янтарной кислоты образуется: 1) бутановая кислота 2) этанол 3) фумаровая кислота 4) уксусный альдегид 9. Верны ли следующие суждения о щавелевой кислоте: А) Простейшая двухосновная карбоновая кислота, образует средние и кислые соли. Б) Гомолог муравьиной кислоты. 1) верно только А 2) верно только Б 20 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны 10. Растворы уксусной и муравьиной кислот можно различить с помощью: 1) гидроксида меди (II) 2) железных стружек 3) лакмуса 4) карбоната натрия 11. К ненасыщенным высшим жирным кислотам относятся: 1) линоленовая и арахидоновая 2) арахидоновая и глутаровая 3) кротоновая и линоленовая 4) пропионовая и пальмитиновая 12. Высшая жирная кислота, содержащая три двойные связи: 1) пальмитиновая 2) арахидоновая 3) олеиновая 4) линоленовая 13. Продуктом декарбоксилирования щавелевой кислоты являются: 1) масляная кислота 2) уксусная кислота 3) пропионовая кислота 4) муравьиная кислота 14. Малеиновая кислота является пространственным изомером: 1) янтарной кислоты 2) малоновой кислоты 3) фумаровой кислоты 4) акриловой кислоты 15. Верны ли следующие суждения о муравьиной кислоте: А) Реагирует с натрием и легко окисляется. Б) По строению является альдегидокислотой и способна к внутримолекулярной дегидратации. 1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны 16. Ненасыщенной жирной кислотой является: 1) пальмитиновая 2) олеиновая 3) масляная 4) стеариновая 17. Верны ли следующие суждения о карбоксильной группе: А) Связь ковалентная полярная, электронная плотность смещена к атому углерода. 21 Б) Связь двойная, состоит из - и π-связей, электронная плотность Ϭ смещена к атому кислорода. 1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны 18. Кислота и спирт, содержащие одинаковое количество атомов углерода, образуют сложный эфир: 1) метилпропионат 2) бутилацетат 3) изопропилформиат 4) этилацетат 19. Вещество, которое может реагировать и с муравьиной кислотой, и с метаналем, имеет формулу: 1) NaOH 2) Сu(OH) 2 3) CH 4 4) HBr 20. Стеариновую кислоту характеризует (выберите 3 правильных ответа): 1) реагирует с раствором гидроксида натрия 2) реагирует с карбонатом калия 3) реагирует с бромной водой 4) реагирует с глицерином 5) реагирует с водородом в присутствии катализатора 6) все атомы углерода находятся в состоянии sp 3 -гибридизации 22 ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ Гетерофункциональными называют соединения, в молекулах которых имеются различные функциональные группы. Среди карбоновых кислот наиболее биологически важными являются сочетания карбоксильной и гидроксильной, карбонильной и аминогрупп. Гидроксикарбоновые и оксокарбоновые кислоты являются активными метаболитами живого организма, принимающими участие в синтезе и метаболизме жирных кислот. Важность кислот ароматического ряда – производных бензола – определяется особым положением среди множества фармакологических средств. И сами кислоты, и их производные имеют широкий спектр действия и активно используются в медицине. Производные углеводородов, содержащие и гидроксильную и карбоксильную группы относят к гидроксикислотам, а карбонильную и карбоксильную – к |