Теоретические вопросы для самостоятельного изучения

Значение изучения темы

Занятие № 12

Методические указания для студентов

ТЕМА: Гетерофункциональные соединения (аминоспирты, гидрокси- и аминокислоты, оксокислоты

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

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.

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.

Обучающие задания

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 к-та) Молочная (2-гидрокси-пропановая к-та)

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

Задание 2 Привести формулы 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.

(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 к-ты

Амид 2-аминоэтановой к-ты

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:

З адание 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

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 бутиролактон или пирралидон-2

Задания для самостоятельного решения

Задание 1. Выберите среди приведенных ниже кислот одно, - двух, - трехосновные: молочная (2-гидрокси пропановая), винная (2,3-дигидрокси бутандиовая), лимонная (3-гидрокси-3-карбокси-пентандиовая), пировиноградная (2-оксопропановая), малоновая. Получите сложные эфиры и амиды молочной кислоты

Задание 2. Приведите взаимодействие винной кислоты с гидроксидом меди.

Задание 3. Напишите формулы D- и L-молочной кислоты.

Задание 4. Напишите реакцию декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты (отщепление СО₂).

Задание 5. Получите диэтиловый эфир яблочной кислоты

Задание 6. Напишите реакцию дегидратации яблочной кислоты (отщепление Н₂О).

Задание 7. Напишите схему биосинтеза адреналина..

Задание 8. Приведите реакцию алкилирования этаноламина, приводящую к образованию холина.

Задание 9. Приведите кето-енольную таутомерию ацетилкоэнзима А.

Задание 10. Напишите формулы D- и L-молочной кислоты.

Тестовые задания для самостоятельного решения

1. Укажите формулу холина:

а)б)в)г)

2. Выберите из предложенных формул серин (2-амино-3-гидрокси пропановая кислота).

а) б) в) г)

3. Выберите формулы соединений, включающих в своей структуре остаток этаноламина:

а)б)в)г)

4. При внутримолекулярной дегидратации какого соединения получают лактоны:

а) α-гидроксипропановая к-та б) γ-аминомасляная к-та

в) γ-аминопропановая к-та в) γ-гидроксимасляная к-та

5. Укажите формулу щавелевоуксусной кислоты.

а)б)в)г)

6. Укажите, какое соединение относится к кетокислотам

а) б) в) г)

7. Укажите формулу ацетоуксусной (3-оксобутановой) кислоты.

а)б)в)г)

8. Укажите енольную форму пировиноградной (2-оксопропановой) кислоты

а) б) в) г)

9. При декарбоксилировании ацетоуксусной кислоты образуется

а) уксусная к-та б) щавелевоуксусная к-та в) пировиноградная к-та г) ацетон

10. Какое соединение относится к гидроксикислотам?

а) молочная б)масляная в)пировиноградная г)глутаровая

11. Какое соединение относится к гидроксикислотам?

а)яблочная б)янтарная в) пировиноградная г) малоновая

12. Дикетопиперазин образуется при межмолекулярной дегидратации:

а) гидроксикислот б) кетокислот в) аминокислот г)дикарбоновых кислот

12. К дикарбоновым гидроксикислотам относится

а) яблочная кислота б) винная кислота в) фумаровая кислота г) малеиновая кислота

13. Какое соединение выполняет роль нейромедиатора?

а) этаноламин б) холин в) ацетилхолин в) путресцин

14. Какие пары соединений являются энантиомерами?

а) б) в) г)

Методические указания составлены профессором Сторожок Н.М. 20.10.11

Зав. кафедрой общей и

биоорганической химии, профессор Н.М.Сторожок

Дата добавления: 2014-01-07