Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
анатомия и физколоид. химия / Лекция 22 гетерофунк соед.pptx
Скачиваний:
0
Добавлен:
14.10.2023
Размер:
154.19 Кб
Скачать

Биологически важные гетерофункциональные соединения

Аминоспирты.

Эти вещества содержат в молекулах ОН и NH2

группы Коламин или аминоэтанол

 

 

 

 

 

 

 

H2C – CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

| |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Его получают из окиси этилена и аммиака

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

CH2 +

H

 

 

NH2

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С кислотами он может образовать соли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

CH2

+ HCl

 

 

 

H2C

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

Cl

OH

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

NH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Холин- содержится в клетках растений и животных в

свободном и связанном виде. Холин синтезируют из окиси

этилена и аммиака.

CH3

 

 

 

H2C

 

CH2 + N

+ H- OH

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

CH3

 

 

 

→[НО-СН2- СН2-N(СН3)3]+ОН-

Холин является гигроскопичным веществом и сильным основанием, с кислотами образует соли, например хлорид холина.

[НО-СН2- СН2-N(СН3)3]+Сl-

Холин участвует процессе передачи нервных импульсов

ОКСИ- И ОКСОКИСЛОТЫ

Многие окси- и оксокислоты являются участниками биохимических процессов, таких как обмен углеводов, белков в цикле трикарбоновых кислот. Кроме того, ряд этих соединений и их производные являются лекарствен-ными средствами. Например, соли молочной (2-окси- пропановой) кислоты применяются при малокровии, а соли 4-оксибутановой кислоты – как снотворное в качестве неингаляционного

наркотического средства при операциях. Оксикислоты- это гетерофункциональные

соединения, имеющие в своих молекулах

одновременно две функциональные группы,

карбоксильную (– СООН) и гидроксильную (–

ОН) группы. Число карбоксильных групп определяет основность кислот. Общее число гидроксильных групп, входящих в состав

Классификация, изомерия, номенклатура

В большинстве случаев оксикислоты называют по

тривиальной номенклатуре.

Одноосновные и двухатомные оксикислоты:

 

 

 

 

 

OH

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO - CH 2 - COOH

CH 3 - CH - COOH

CH3 - CH 2 - CH - COOH

гликолевая (гидрокси-

молочная (2-гидрокси-

2-

гидроксибутановая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этановая) кислота

OH

пропановая) кислота

 

 

 

(α-

OH

 

 

 

 

 

OH

 

оксимасляная)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3 - CH - CH2 - COOH

 

 

 

CH2

- CH2 - CH2 - COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HOOC - CH - CH2 - COOH

кислота

 

 

 

 

 

 

 

OH OH

OH

3-гидроксибутановая

4-гидроксибутановая

яблочная

(гидрокси-

 

 

 

 

 

 

 

HOOC - CH2- CH - CH2 - COOH

HOOC - CH - CH - COOH

(β-оксимасляная) кислота (γ-оксимасляная)

 

кислота

 

бутандиовая)

 

 

 

COOH

кислота

Химические свойства

Помимо уже известных реакций карбоксильной и гидроксильной групп существуют реакции характерные лишь для оксикислот.

1. Расщепление α-оксикислот. Характерной реакцией α- оксикислот является отщепление муравьиной кислоты, и альдегида (или кетона), которое происходит при нагревании с

разбавленной серной или соляной кислотами.

O H

 

 

t0, H

 

 

 

CH3 - CHO + HCOOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH - CH - COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

нагревании α-оксикислот

2. α-Оксикислоты. При

происходит межмолекулярная дегидратация с образованием шестичленного кольца, т.е. циклического сложного эфира,

называемого лактидом.

 

 

 

 

 

 

O

H3C

 

OH

 

HO

O

t0

 

 

O

 

 

 

H3C- HC

C

 

CH

+

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2 H2O

 

 

 

 

 

O

C

 

CH

CH3

C

O

CH - CH3

 

OH

 

HO

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лактид молочной

3. β-оксикислоты. При нагревании β-оксикислот легко

происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием

непредельных кислот:

t 0

R - CH - CH2 - COOH

 

R- CH = CH - COOH

 

 

 

- H2O

 

 

OH

 

 

4. При нагревании γ- и δ-оксикислот происходит внутримолекулярная дегидратация за счет карбоксила и спиртового гидроксила; при этой реакции получаются внутренние сложные эфиры с пятичленным циклом (из γ-оксикислот) или шестичленным

циклом (из δ-оксикислот),

которые называются

γ- и δ-лактонами

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

0

 

H2C CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

соответственно.

 

 

 

 

C = O + H2O

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = O

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

HHO

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ-бутиролактон (лактон γ-

Молочная (α-оксипропановая, 2-гидроксипропановая) кислота имеет один асимметрический атом углерода и является оптически активным (или хиральна). (±)- Молочная кислота (молочная кислота брожения) была открыта в 1780 г. немецким ученым, химиком и фармацевтом Шееле в прокисшем молоке, откуда она и получила название. Затем было обнаружено, что молочная кислота образуется при закисании ряда продуктов: она содержится в кислой капусте, соленых огурцах, получается при

созревании сыра и т.д. (+).

Молочная кислота в 1804 г. шведским химиком Берцеулисом обнаружена в мышечной ткани. В 1832 г. немецкий химик Либих выделил эту кислоту из мышц и исследовал. Он обнаружил, что по составу и ряду свойств эта кислота аналогична молочной кислоте брожения. Либих назвал молочную кислоту, выделенную из мышц, мясомолочной кислотой.

Молочная кислота в мышцах является продуктом расщепления запасного полисахарида мышц – животного крахмала, или гликогена. Во время работы содержание молочной кислоты в мышцах резко возрастает; во время отдыха часть молочной кислоты превращается

опятьC Hв гликоген,O + Hа другаяO часть 4 CH3 - CH - COOH окисляется12 22 11до СО2 и Н2О. В промышленности молочную кислоту

производят

молочнокислым брожением лактозы, мальтозы или глюкозы.

OH

Винная (α, α1-диоксиянтарная, 2,3- дигидроксибутандиовая) кислота. 2Д, 3Д–(+)-Винная кислота в

свободном состоянии и в форме кислой калиевой соли содержится в винограде, соль осаждается при переработке винограда на вино в виде винного камня. Винная кислота может быть получена гидролизом 2,3-дибромбутандиовой кислоты (дибромянтарной) или же гидро- ксилированием фумаровой и малеиновой кислот. 2Д, 3Д–(+)-Винная кислота

кристаллизуется в виде бесцветных призм (Т.пл.180оС). Рацемическая форма образует рацемическое соединение (Т.пл. 206оС полугидрат, Т. пл. 100оС) и

называется также виноградной кислотой. Мезовинная кислота

плавится при 140оС. Соли винной кислоты носят название тартратов.

Соли виннокаменной кислоты с гидроксидом меди (II) в растворе окра шиваются в темносиний цвет что, является доказательством наличия двух

ОН-групп в ее молекуле.

Лимонная (β-оксикарбаллиловая, 2-оксипропан-1, 2, 3 – трикарбо- новая) кислота была выделена в 1874 г. Шееле из лимонного сока

Оксокислоты. Кето-енольная таутомерия Оксокислоты – это гетерофункциональные соединения,

имеющие в своих молекулах одновременно две функциональные группы, а именно

карбоксильную (– СООН) и карбонильную ( >С=О) группы.

O

C - COOH

CH3 - C - COOH CH3 - C - CH2 -COOH

H

 

 

 

 

 

O

O

глиоксалевая кислота

пировиноградная

 

 

 

ацетоуксусная (3-

 

 

 

 

кислота

оксо-бутановая) кислота

HOOC - C - CH2 - COOH HOOC - C - CH2 - CH2 -COOH

O O

щавелевоуксусная (2-оксо-

α-кетоглутаровая (2-

оксопентандиовая)

 

бутандиовая) кислота

кислота