Занятие № 12

Гетерофункциональные соединения (аминоспирты, гидрокси- и аминокислоты, оксокислоты.

ЦЕЛЬ: Изучить особенности структуры, конформации и химических свойств гетерофункциональных соединений, участвующих в обеспечении жизнедеятельности.

Значение изучения темы:

Гетерофункциональность - признак природных соединений, участвующих в обеспечении жизнедеятельности. К гетерофункциональным соединениям относят гидрокси-, оксо-, аминокислоты, аминоспирты и др. Знание особенностей химической структуры, химических свойств этих соединений необходимо для понимания механизмов их функционирования и превращений в организме человека.

Теоретические вопросы для самостоятельного изучения:

1. Классификация и важнейшие представители природных соединений, включающих две и более характеристических групп (аминоспирты, катехоламины, ненасыщенные, гидрокси-, оксо- и аминокислоты). Классифиция амино- оксо- и гидроксикислот в зависимости от взаимного расположения характеристических групп (a-, b-, g-, d- производные). Биологическое значение амино- оксо- и гидроксикислот.

2. Пути биосинтеза некоторых биоорганических соединений: этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, катехоламинов (дофамина, адреналина, норадреналина).

3. Описание центров основности, кислотности у амино- гидрокси-, и оксокислот.

4. Проявление кето-енольной таутомерии (обратимой миграции атома водорода) у пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.

5. Образование внутренней соли (бетаиновой структуры) у аминокислот.

6. Пространственное строение биоорганических соединений. Основы стереоизомерии амино- и гидроксикислот..

7. Общие и специфические свойства гетерофункциональных соединений.

Задания для решения.

Задание 1 Приведите формулы и систематические названия простейших гидрокси- и аминокислот.

Ответ: Старшей является карбокси-группа, которая определяет нумерацию углеводородной цепи. Младшие группы (гидрокси- и амино-) обозначаются префиксами, перед которыми ставится цифра, обозначающая их положение в цепи. Получаем:

Гликолевая (2-гидроксиэтановая кислота) Молочная (2-гидрокси-пропановая кислота)

Глицин (2-амино-этановая кислота) α-аланин (2-аминопропановая к-та)

Задание 2 Привести систематические названия этаноламина (коламина) (I) и холина (II). Этаноламин и холин входят в структуру и определяют названия фосфолипидов (фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина).являются предшественниками биосинтеза нейромедиатора - ацетилхолина.

Ответ: Старшей характеристической группой является гидрокси-группа, она определяет нумерацию углеродных атомов в соединении, для ее обозначения используется суффикс –ол. Для обозначения младшей группы используется префикс - амино-, группа называется первой (по алфавиту) с цифрой 2, указывающей ее положение в цепи. Получаем: 2-амино-этанол.

У холина в отличие от этаноламина амино-группа проалкилирована и замещена тремя метильными группами. В этом случае замещенная группа находится в виде соли аммония (является катионом) и обозначается как N,N,N-триметиламино. Систематическое название холина имеет вид:

N,N,N-триметиламиноэтанол.

(I) 2-амино-этанол (II) N,N,N-триметиламиноэтанол

Задание 3. Привести реакции гликолевой кислоты со спиртом и аммиаком.

Ответ: Взаимодействие происходит как по амино, так и по карбоксильной группе с образованием замещенного сложного эфира и амида.

Этиловый эфир 2-этоксиэтановой кислоты

Амид 2-аминоэтановой кислоты

Задание 4 Привести реакцию ацилирования гликолевой кислоты.

Ответ. Ацилирование может быть проведено с использованием уксусного ангидрида или хлористого ацетила по схеме:

В условиях организма ацилирование осуществляется с помощью ацетилкоэнзима А или ацетилдифосфата

Задание 5. Приведите реакцию дегидратации яблочной кислоты, приводящую к образованию в организме фумаровой кислоты.

Ответ:

Задание 6. Написать схему синтеза ацетилхолина согласно схеме:

Ответ: Расшифровка цепочки превращений, приводящей к образованию ацетилхолина, приведена ниже. Продукт А- эпоксиэтан, В-этаноламин, С-холин, D- ацетилхолин. Ацетилхолин участвует в проведении нервных импульсов, определяет когнитивные способности организма (способность к обучению, запоминанию).

Задание 7. Приведите последовательность биохимических превращений, приводящих к биосинтезу ацетилхолина.

S-аденозилметионин

-СO₂

серин

декарбоксилирование А-этаноламин

алкилирование В-холин

ацилирование С-ацетилхолин

Ответ:

S-аденозилметионин

Серин- незаменимая аминокислота.

Этаноламин (коламин) - один из важнейших аминоспиртов - входит в структуру фосфолипидов, лекарственных средств.

Холин - витаминоподобное вещество, регулирующее жировой обмен.

Ацетилхолин - нейромедиатор, участвует в передаче нервного импульса, определяет когнитивные способности организма.

Задание 8. Написать реакции внутри- и межмолекулярной конденсации a, b и g аминокислот.

Ответ:

а) a-аминокислоты при нагревании претерпевают межмолекулярную дегидратацию, при этом от двух молекул кислоты отщепляются две молекулы воды:

дикетопиперазин

б) b-аминокислоты при нагревании отщепляют аммиак с образованием непредельных кислот:

β-аминомасляная кислота кротоновая кислота

в) g - аминокислоты претерпевают внутримолекулярную дегидратацию:

γ-аминомасляная кислота γ-бутиролактон или пирралидон-2

Задание 9. Распишите схему получения поли-N-винилпирролидона, использующегося в качестве кровезаменителя.

Ответ:

Пирролидон N-винилпирролидон поли-N-винилпирролидон

Задание 10 Приведите формулы и систематические названия важнейших кетокислот

Дата добавления: 2014-01-04