Глава 4. Аминокислоты. Аминоспирты. Аминофенолы
Вопросы к семинару
1. Аминокислоты: определение, классификация, номенклатура, изомерия (структурная и пространственная).
2. Способы получения аминокислот.
3. Свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений: а) реакции по аминогруппе, б) реакции по карбоксигруппе, в) специфические реакции. Реакции отличия a-, b-, g‑аминокислот. Лактамы, дикетопиперазины, их отношение к гидролизу. Пептиды. Понятие о строении белков.
4. Аминоспирты и аминофенолы: получение, химические свойства. Биогенные амины: 2-аминоэтанол (коламин), холин, ацетилхо-лин, адреналин.
5. Пара-аминобензойная кислота (ПАБК) и пара-аминосалициловая кислота (ПАСК) как родоначальники препаратов: получение, химические свойства.
6. Лекарственные препараты - производные ПАБК, ПАСК, п‑аминофенола: анестезин, новокаин, натрия пара-аминосалицилат, парацетамол, фенацетин - получение, свойства, применение.
Опыты к лабораторной работе:
1. Определение рН аминоуксусной кислоты (оп. 73)
2. Образование аминоуксусной кислотой двух типов солей (оп. 74)
3. Взаимодействие аминокислот с формальдегидом (оп. 75)
4. Взаимодействие аминокислот с азотистой кислотой (оп. 76)
5. Качественная реакция на альфа-аминокислоты с нингидрином (оп. 77)
6. Ксантопротеиновая реакция (оп. 79) Вариант 1
1. Приведите структурные формулы следующих соединений: а) 2‑амино-3-фенилпропановой кислоты, б) п-аминофенола, в) аминоуксусной кислоты.
Соединениям «а» и «в» дайте тривиальные названия.
2. Укажите, какое из соединений (задание 1) обладает оптической активностью. Приведите для него проекционную формулу L‑изомера и определите его конфигурацию в R-, S-системе.
3. Приведите схему образования дипептида из аланина и фенилаланина, учитывая, что N-концевой кислотой является аланин.
4. Заполните схему, назовите все соединения:
5. Для соединений «б» и «в» (задание 1) приведите не менее двух реакций по функциональным группам.
6. Напишите уравнение гидролиза следующего препарата в кислой и щелочной средах. Предложите качественные реакции для обнаружения продуктов гидролиза.
7. Какие характеристические частоты в ИК-спектре позволяют отличить исходное вещество из задания 6 от продукта его гидролиза?
Вариант 2
1. Приведите структурные формулы следующих соединений: а) п‑аминосалициловая кислота, б) лейцин, в) фенилаланин. Назовите их по номенклатуре ИЮПАК.
2. Укажите, какие из соединений задания 1 и почему могут существовать в виде стереоизомеров. При помощи проекционных формул Фишера изобразите L-изомер любой выбранной Вами кислоты.
3. Постройте дипептид из a‑аминокислот, приведенных в задании 1, таким образом, чтобы N-концевой кислотой был фенилаланин.
4. Заполните схему:
Дайте название соединению «Б». Предложите еще один способ получения этого вещества.
5. Для соединения «а» (задание 1) приведите не менее двух реакций по амино-, карбоксильной группам и бензольному кольцу.
6. Заполните следующую схему, назовите все соединения:
7. Укажите область применения соединения «Д» и объясните, как с помощью ИК-спектроскопии можно отличить его от продукта «Г» (задание 6).
Вариант 3
1. Дайте названия соединениям по международной номенклатуре, для соединений «а» и «б» приведите тривиальные названия:
2. Укажите в соединении «а» хиральный центр. Изобразите проекционные формулы D- и L-изомеров. Какой из них является природным?
3. Какие дипептиды можно получить из метионина и аланина? Приведите формулы этих дипептидов. Напишите схему образования одного из них.
4. Напишите формулы соединений А, Б, В, назовите их:
5. Предложите способы получения: а) аминоуксусной кислоты из формальдегида, б) 3-аминопропановой кислоты из пропеновой кислоты.
6. Проанализировав строение препарата, предскажите его реакционную способность. Ответ подтвердите уравнениями реакций. Укажите, какие из этих реакций применяются в фарманализе.
7. Укажите основные области поглощения данного препарата в ИК-спектре, колебаниям каких связей они соответствуют?
Вариант 4
1. Приведите структурные формулы следующих незаменимых кислот и назовите их по номенклатуре ИЮПАК: а) валин, б) лейцин, в) изолейцин. Поясните термин «незаменимая кислота».
2. К какому стереохимическому ряду (D или L) относятся природные аминокислоты? Объясните, есть ли зависимость между знаком вращения вещества и принадлежностью к D или L-ряду. Пользуясь справочной литературой, определите знак вращения природной аминокислоты «а» (задание 1).
3. Как образуется пептидная связь? Поясните на примере образования трипептида валиллейцилаланина. Укажите С- и N‑концевые аминокислоты.
4. Приведите уравнения реакций и назовите аминокислоты, которые образуются в результате следующих превращений: а) гидролиза 3,6-диметил-2,5-дикетопиперазина, б) взаимодействия уксусного альдегида с цианидом аммония с последующим гидролизом.
5. Заполните схему, назовите соединения:
6. Адреналин, имеющий структурную формулу:
используется в качестве лекарственного средства в виде соли -тартрата. Объясните, почему возможно образование соли, приведите схему ее образования.
7. Какие функциональные группы и в какой области ИК-спектра можно обнаружить у адреналина?
Вариант 5
1. Приведите структурные формулы следующих соединений: а) 3‑аминобутанол-1, б) 2-амино-3-фенилпропановая кислота, в) п-аминофенол.
2. В соединении «б» укажите хиральный центр, дайте определение этому понятию. Приведите проекционную формулу L-изомера и определите его конфигурацию в R, S-системе.
3. Предложите способ получения соединения «б», используя: а) циангидриновый метод, б) аммонолиз соответствующей галогензамещенной кислоты.
4. Сравните реакционную способность соединений «а», «б» и «в». Напишите по одной реакции, характерной для каждой функциональной группы.
5. Аминокислоты могут вступать в реакцию поликонденсации с образованием высокомолекулярных продуктов. Приведите схему поликонденсации для: а) 2-аминопропановой кислоты, б) 6-аминогексановой кислоты. Укажите, в каком случае связь между остатками аминокислот можно назвать «пептидной». В каких биологически важных соединениях она встречается?
6. Заполните следующую схему, назовите реагенты, под действием которых идут превращения, и конечный продукт:
7. Укажите область применения конечного продукта из задания 6. Какие функциональные группы и в какой области ИК-спектра можно обнаружить для этого вещества?
Вариант 6
1. Напишите формулу g-аминомасляной кислоты. Постройте формулы изомеров, отличающихся положением аминогруппы. Назовите их. Укажите область применения исходного соединения.
2. Объясните, какие из изомеров (задание 1) будут обладать оптической активностью. Изобразите формулы R- и S-энантиомеров одного из них.
3. Постройте трипептид из следующих аминокислот: валина, лейцина, аланина, таким образом, чтобы N-концевой кислотой являлся аланин, а С-концевой - лейцин.
4. Заполните схему, назовите полученные соединения:
Из какого галогенпроизводного и как можно получить соединение Б.
5. К каким классам органических соединений относится вещество «Б» (задание 4). Приведите по две реакции, характерные для каждой функциональной группы.
6. Назовите приведенное соединение номенклатуре ИЮПАК, дайте тривиальное название. Укажите область его применения. Полосы поглощения каких групп и в каких областях можно ожидать в его ИК-спектре.
7. Предложите способ получения соединения из задания 6 из бензола.
Вариант 7
1. Назовите по международной номенклатуре следующие соединения, дайте тривиальные названия:
Какую среду: кислую, щелочную или нейтральную и почему будут иметь растворы этих кислот?
2. Объясните, почему аминокислоты из задания 1 обладают оптической активностью. Изобразите формулы R- и S-энантиомеров для аминокислоты «в».
3. Приведите строение глицилсерилаланина. Укажите в нем пептидные связи, N- и С-концевые аминокислоты.
4. Заполните схему и назовите все соединения:
5. Под действием каких реагентов можно осуществить превращения 2-аминопропановой кислоты в: а) 2‑гидроксипропановую кислоту, б) этиловый эфир 2‑аминопропановой кислоты, в) 3,6-диметил-2,5-дикетопиперазин? Напишите уравнения реакций.
6. Заполните схему, назовите все соединения, укажите область применения конечного продукта:
7. Объясните, почему соединение «В» из задания 6: а) будет давать окраску с хлоридом железа (III), б) проявлять основные свойства. Какие функциональные группы и в каких областях ИК-спектра можно обнаружить для этого соединения?
Вариант 8
1. Приведите структурные формулы следующих аминокислот и дайте названия по международной номенклатуре: а) метионин, б) треонин, в) лейцин.
2. Поясните, почему данные аминокислоты оптически активны. Как это можно доказать? С помощью проекционных формул Фишера изобразите конфигурацию природной аминокислоты (любой из задания 1).
3. Приведите строение пептида лейцилтреонилметионина, укажите пептидную связь.
4. Заполните схему и назовите все соединения:
5. Предложите не менее двух способов получения тирозина.
6. Заполните схему, назовите все соединения:
7. Укажите область применения препарата «Е» из задания 6. Какие ИК-спектроскопические характеристики позволяют отличить его от исходного вещества?
Вариант 9
1. Назовите следующее соединение:
Приведите формулы и названия изомеров, различающихся а) положением аминогруппы, б) строением углеродной цепи. Укажите, какой из этих изомеров находит применение в медицине.
2. Укажите, для каких из изомеров (задание 1) и почему возможно существование энантиомеров. Дайте определение понятию «энантиомер» Для одного из веществ изобразите проекционную формулу Фишера D-изомера.
3. Приведите строение трипептида лейцилаланилфенилаланина. Укажите N- и С-концевые аминокислоты.
4. Какие альдегиды следует использовать для синтеза 2-амино-3-метилбутановой кислоты циангидринным методом и реакцией окисления? Приведите уравнения реакций.
5. Приведите схему гидролиза 3,6-дибензил-2,5-дикетопиперазина, назовите продукт и напишите уравнения реакций, протекающих по функциональным группам (2-3 реакции на каждую группу).
6. Предложите способ получения п-аминофенола из бензола (путем последовательных реакций).
7. Приведите формулы лекарственных препаратов, производных п‑аминофенола, укажите область применения. Предложите спектральные и химические методы, позволяющие отличить их друг от друга.
Вариант 10
1. Назовите по международной номенклатуре аминокислоты, входящие в состав пептида, дайте им тривиальные названия:
Укажите N- и С-концевые аминокислоты в этом пептиде, назовите его.
2. Какую относительную конфигурацию имеют природные аминокислоты? Для любой аминокислоты, входящей в состав пептида (задание 1), постройте проекционную формулу Фишера D- и L-изомеров.
3. Предложите метод анализа, позволяющий отличить С- и N‑концевые кислоты в трипептиде из задания 1. Напишите уравнения реакции. Перечислите качественные реакции, общие для этих кислот. Укажите аналитический эффект всех реакций.
4. При взаимодействии какого альдегида с цианидом аммония с последующим гидролизом можно получить лейцин (2-амино-4-метилпентановую кислоту). Приведите схему превращений, назовите исходное вещество.
5. Напишите уравнения реакций лейцина с: а) NаОН, б) НСl, в) СН3J, г) С2H5ОН, д) образование внутренней соли.
6. Проанализировав строение п-аминоcалициловой кислоты, предскажите ее реакционную способность. Ответ подтвердите уравнениями реакций.
7. Какие функциональные группы и в какой области ИК-спектра можно обнаружить у п-аминосалициловой кислоты?
Вариант 11
1. Назовите соединения по международной номенклатуре, дайте тривиальные названия:
2. В соединении «б» укажите хиральный центр. Приведите проекционные формулы Фишера L-изомера и определите его конфигурацию в R-, S -системе.
3. Напишите схемы реакций образования дипептидов из аланина и лейцина. Укажите N- и С-концевые аминокислоты.
4. Назовите функциональные группы соединений «б» и «в» (задание 1). Сравните реакционную способность этих веществ. Напишите уравнения реакций. Опишите ход выполнения и аналитический эффект реакций, позволяющих отличить их друг от друга (по материалам практического занятия).
5. Установите строение соединения «А», запишите формулами:
6. Из п-аминофенола путем последовательных реакций получите парацетамол. Чем будут отличаться ИК-спектры п‑аминофенола и парацетамола?
7. Какие еще производные п-аминофенола Вам известны и как они применяются в медицине? Предложите спектральные и химические методы, позволяющие отличить п-аминофенол и приведенные Вами препараты на его основе.
Вариант 12
1. Приведите структурные формулы кислот: а) аминоуксусной, б) a-аминопропионовой, в) 3‑аминобутановой.
2. Укажите, какая структурная особенность органических молекул обуславливает существование оптической изомерии. Дайте определение понятию «энантиомер». Изобразите строение энантиомеров соединения «б» с помощью пространственных формул и проекционных формул Фишера в D-, L-системе.
3. На примере образования трипептида фенилаланилвалина поясните, как образуется пептидная связь. Укажите в пептиде С- и N‑концевые аминокислоты.
4. Приведите уравнения реакций и назовите аминокислоты, которые образуются в результате следующих превращений а) взаимодействия бутен-2-овой кислоты с аммиаком (условия ?), б) взаимодействия уксусного альдегида с цианидом аммония с последующим гидролизом.
5. Заполните схему, назовите продукты:
Как называются реакции взаимодействия этой аминокислоты с HNO2 и Ba(OH)2, t°
6. Путем последовательных реакций получите анестезин из бензола. Каким фармакологическим действием обладает этот препарат?
7. Какие характеристические полосы в ИК-спектре будут наблюдаться для анестезина? Колебаниям каких связей они соответствуют?
Вариант 13
1. Назовите следующие соединения:
2. Какие из этих соединений и почему могут существовать в виде стереоизомеров? Построите для этих изомеров проекционные формулы Фишера, соответствующие R-, S-конфигурации.
3. Укажите N- и С-концевые аминокислоты в трипептиде Лей-Ала-Асп и напишите реакции его щелочного и кислотного гидролиза.
4. Приведите способы получения аминокислот на примере получения 2-амино-4-метилпентановой кислоты.
5. Заполните схему и назовите все соединения:
6. Приведите схему синтеза стрептоцида из анилина, назовите все вещества.
7. Объясните, как с помощью химических реакций и спектральными методами можно отличить исходный и конечный продукты из задания 6.
Вариант 14
1. Назовите следующие соединения по международной номенклатуре и дайте тривиальные названия:
2. В соединении «в» укажите хиральный центр. Приведите проекционные формулы D- и L-изомеров и определите конфигурацию L-изомера в R, S-системе.
3. Используя аминокислоты из задания 1, постройте два трипептида, чтобы: а) в первом случае N-концевой аминокислотой являлось соединение «б», а С-концевой – «в», б) во втором случае N-концевой «в», а С-концевой «а».
4. Приведите схемы реакций получения a-аланина: а) из соответствующей галогенозамещенной кислоты, б) из соответствующего альдегида, в) из дипептида аланилвалина.
5. Под действием ферментов декарбоксилазы и трансаминазы a‑аминокислоты в организме подвергаются декарбоксилированию и дезаминированию. Как можно провести эти превращения вне организма? Напишите уравнения реакций.
6. Предложите способ получения п-аминобензойной кислоты из бензола. Какие ИК-спектральные характеристики позволяют отличить п-аминобензойную кислоту от бензола?
7. Какие производные п‑аминобензойной кислоты используются в медицине? Приведите их структурные формулы, укажите фармакологическую активность. Для одного из препаратов напишите уравнения реакции гидролиза в кислой, щелочной средах.
Вариант 15
1. Назовите соединение:
Приведите формулы и названия изомеров, различающихся: а) положением аминогруппы, б) строением углеродного скелета. Укажите, какой из этих изомеров находит применение в медицине.
2. Дайте определение понятиям: хиральный центр, энантиомер, диастереомер. Для одного из соединений в задании 1 приведите проекционную формулу Фишера L-изомера. Какому энантио-меру он соответствует в R-, S-системе?
3. Рассмотрите формирование пептидной связи на примере построения трипептида аланилглицилвалина.
4. Установите строение соединения «А», запишите формулами:
5. Приведите формулы продуктов, образующихся при нагревании соединения, представленного в задании 1, и его изомеров, отличающихся положением аминогруппы.
6. Напишите формулы лекарственных препаратов - производных п‑аминофенола. Как они применяются в медицине? Какие характеристические полосы поглощения будут наблюдаться в ИК-спектрах этих препаратов?
7. Предложите способ получения п-аминофенола из бензола.
Вопросы для самоконтроля
Для каждого утверждения в заданиях 1-15 напишите букву, соответствующую правильному ответу, учитывая, что ответ может быть использован один раз, несколько раз или не использован совсем.
| 1. Аминоэтанол имеет тривиальное название... 2. Тривиальное название 2‑аминопропановой кислоты... 3. 2-Амино-3-метилбутановую кислоту можно назвать... | а) валин б) глицин в) коламин г) a-аланин |
| 4. a-Аминокислотой является... 5. g-Аминокислотой является... 6. К ароматическим аминокислотам относится.. | а) п-аминосалициловая кислота б) серин в) 3-аминопропановая кислота г) 4-аминобутановая кислота |
| 7. В трипептиде Гли-Вал-Сер N‑концевая кислота имеет формулу ... 8. В трипептиде Гли-Вал-Сер С-концевая кислота имеет формулу... |  |
| 9. a-Аминокислоты при нагревании превращаются в ... 10. При нагревании g‑аминокислот образуются... | а) дикетопиперазины б) лактамы в) лактиды г) лактоны |
| 11. Продуктом взаимодействия a-аланина с соляной кислотой является... 12. В результате взаимодействия a-аланина с азотистой кислотой образуется… 13. При реакции между 2‑аминопропановой кислотой и хлоридом фосфора (V) получается... |  |
| 14. В результате гидролиза 1,1,1-трихлор-бутанамина-2 образуется... 15. Продукт взаимодействия пропаналя с цианидом аммония после гидролиза превращается в... | а) 2-аминобутановая кислота б) 3-аминобутановая кислота в) 2-гидроксибутановая кислота |
Для каждого утверждения в заданиях 16-21 несколько ответов являются верными. Напишите букву, соответствующую правильной комбинации ответов:
А - если верно 1,2,3
В - если верно 1,3,4
С - если верно 1,4
Д - если верно 2,5
Е- если верно все
16. Аминокислоты реагируют по аминогруппе со следующими веществами: 1) азотистая кислота, 2) соляная кислота, 3) уксусный ангидрид, 4) формальдегид, 5) метилиодид.
17. Аминокислоты реагируют по карбоксильной группе со следующими веществами: 1) этанол, 2) этилбромид, 3) этаналь, 4) аммиак, 5) хлорид аммония.
18. Окраску с водным раствором хлорида железа (III) дадут следующие препараты: 1) анестезин, 2) парацетамол, 3) фенацетин, 4) аминалон, 5) п-аминосалицилат натрия.
19. Для получения п-аминофенола из фенола необходимо провести следующие реакции: 1) нитрование, 2) окисление, 3) гидроксилирование, 4) восстановление, 5) гидролиз.
20. Пара-аминобензойную кислоту получают из толуола в результате реакций: 1) нитрования, 2) гидролиза, 3) окисления, 4) восстановления, 5) этерификация.
21. Оптической активностью обладают: 1) валин, 2) глицин, 3) коламин, 4) a‑аланин, 5) b-аланин.
В заданиях 22-24 каждое предложение представляет собой два утверждения, связанных словами «потому что». Определите достоверность каждого утверждения и причинно-следственную связь между ними. Напишите букву, соответствующую правильному ответу.
| Ответ | Утверждение 1 | Утверждение 2 | Связь |
| А | верно | верно | верно |
| В | верно | верно | неверно |
| С | верно | неверно | неверно |
| Д | неверно | верно | неверно |
| Е | неверно | неверно | неверно |
22. В ИК-спектрах аминокислот могут отсутствовать полосы поглощения валентных колебаний амино- и гидроксигрупп, потому что аминокислоты существуют в виде внутренних солей.
23. Аминокислоты проявляют амфотерные свойства, потому что существуют в виде внутренних солей.
24. g-Аминомасляная кислота обладает оптической активностью, потому что ее молекула хиральна.
В заданиях 25-30 закончить ответы.
25. Антипод R-2-амино-3-фенилпропановой кислоты имеет следующую проекционную формулу Фишера...
26. Глицин существует в виде биполярного иона, структурная формула которого...
27. Дикетопиперазин, который в результате гидролиза дает 2‑аминопропановую кислоту, имеет структурную формулу...
28. Схема образования трипептида Гли-Лей-Сер такова....
29. g-Бутиролактам подвергли гидролизу. Продукт обработали формальдегидом. Схема превращений следующая...
30. Фенацетин получают из п-аминофенола в три стадии по схеме...
Ответы
| 1. в 2. г 3. а 4. б 5. г | 6. а 7. в 8. б 9. а 10. б | 11. г 12. а 13. в 14. а 15. а | 16. Е 17. С 18. Д 19. С 20. В | 21. С 22. А 23. В 24. Е |
| 25. |  | 27. |  |
| 26. |  | ||
| 28. |  | ||
| 29. |  | ||
| 30. |  |
Глава 5. Вопросы к блоку № 3
1. Амины. Определение, классификация, номенклатура. Спектральные характеристики. Способы получения. Алкилирование и ацилирование алифатических и ароматических аминов. Ацилирование аминов как способ защиты аминогруппы.
2. Ароматические амины, номенклатура. Спектральные характеристики. Способ получения (реакция Зинина). Основные свойства. Влияние аминогруппы на реакционную способность ароматического ядра в реакциях электрофильного замещения. Галогенирование, сульфирование, нитрование ароматических аминов. Пути защиты аминогруппы. Взаимодействие ароматических аминов с азотистой кислотой.
3. Способы получения и химические свойства ароматических аминов (на примере анилина). Взаимное влияние аминогруппы и ароматического ядра на реакционную способность. Ориентирующее действие аминогруппы.
4. Основные и нуклеофильные свойства аминов. Сравнительная характеристика основных свойств алифатических и ароматических аминов. Образование солей. Амины как нуклеофильные реагенты в реакциях с галогеналканами (алкилирование аминов).
5. Диазосоединения: определение, номенклатура. Реакция диазотирования, условия проведения. Строение солей диазония, таутомерия. Влияние рН среды на состояние равновесия.
6. Химические свойства солей диазония. Реакции, протекающие с выделением и без выделения азота.
7. Азокрасители: строение, номенклатура. Получение по реакции азосочетания. Механизм реакции. Азо- и диазосоставляющие. Условия сочетания с аминами и фенолами. Использование реакций азосочетания для идентификации ароматических аминов и фенолов.
8. Пара-аминофенол. Получение из бензола. Химические свойства как бифункционального соединения. Производные, используемые в качестве лекарственных средств - фенацетин, парацетамол: общая характеристика реакционной способности.
9. Пространственная изомерия органических соединений. Понятие о хиральном центре, Энантиомерия соединений с одним центром хиральности (глицериновый альдегид, молочная кислота). Относительная и абсолютная конфигурации. D, L- и R, S-системы обозначения.
10. Понятие о пространственной изомерии. Хиральные молекулы. Молекулы с одним (молочная) и двумя (винная кислота) центрами хиральности. Энантиомеры. Диастереомеры. Рецематы. Мезо-форма. D, L- и R, S-системы обозначения конфигураций.
11. Гидроксикислоты: определение, классификация, номенклатура. Изомерия. Получение. Свойства как гетерофункциональных соединений. Специфические свойства a-, b-, g-гидроксикислот. Лактоны, лактиды, отношение к гидролизу.
12. Фенолокислоты. Салициловая кислота. Получение по реакции Кольбе-Шмидта. Кислотные свойства. Химические свойства как гетерофункционального соединения. Производные, применяемые в медицине - метилсалицилат, фенилсалицилат, ацетилсалициловая кислота. Пара-аминосалициловая кислота (ПАСК).
13. Аминокислоты: определение, классификация, номенклатура. Изомерия. Получение. Свойства как гетерофункциональных соединений. Специфические реакции a-, b- и g-аминокислот. Лактамы, дикетопиперазины, отношение к гидролизу.
14. a-Аминокислоты. Номенклатура Биполярная структура, амфотерность. Свойства как гетерофункциональных соединений. Пептиды. Понятие о строении белков.
15. Оксокислоты как гетерофункциональные соединения, ацетоуксусный эфир как представитель b-карбонильных соединений, кето-енольная таутомерия.
16. Аминоспирты и аминофенолы. Получение. Номенклатура, химические свойства как гетерофункциональных соединений. Биогенные амины: 2‑аминоэтанол (коламин), холин, ацетилхолин, адреналин.
Глава 6. Моносахариды
Вопросы к семинару:
1. Углеводы: общие понятия, классификация. Биологическое значение углеводов.
2. Стереоизомерия моносахаридов (определение конфигураций, знака вращения; энантиомеры, диастереомеры). Проекционные формулы Фишера.
3. Образование циклических форм моноз. Перспективные формулы Хеуорса. Аномеры. Мутаротация.
4. Химические свойства моноз: а) реакции по гидроксигруппам, б) реакции по оксогруппе, в) специфические свойства.
6. Представители моносахаридов и продукты их превращений: D‑ксилоза, D‑рибоза, L‑арабиноза, D-глюкоза, D-манноза, D‑галактоза, D-фруктоза, ксилит, сорбит, глюконат кальция, аскорбиновая кислота.
Опыты к лабораторной работе:
Реакции по гидроксигруппам:
1. Ацилирование моноз
2. Взаимодействие моноз с гидроксидом меди (II).
Реакции по оксогруппе:
3. Окисление моноз в щелочной среде
4. Окисление моноз в кислой среде
Специфические реакции:
5. Отсутствие взаимодействия моноз с фуксинсернистой кислотой
6. Реакция Подобедова-Молиша
7. Реакция Селиванова на кетозы
8. Открытие пентоз уксуснокислым анилином
Задания к самостоятельной работе
Вариант 1
Теоретическая часть
1. Дайте определение понятию «углеводы». Приведите их классификацию и укажите на чем она основана.
2. Изобразите формулу любой L-кетопентозы и D-альдогексозы. Поясните, что обозначают буквы D - и L - в названии моноз? Как можно определить знак вращения изображенных Вами соединений?
3. Изобразите строение ациклической формы D(+)-глюкозы. Постройте ее a- и b- пиранозные формы (с помощью проекционных формул Фишера и формул Хеуорса). Укажите, в чем структурное отличие этих форм.
4. Напишите уравнения следующих реакций:
а) восстановление D-ксилозы (как называется продукт реакции и где он применяется),
б) окисление D-галактозы бромной водой,
в) получение 1,2,3,4,6-пентаацетилглюкозы.
Укажите, какие из этих реакций Вы будете выполнять на практическом занятии. Наличие каких функциональных групп они доказывают?
5. Что такое мутаротация и какова причина этого явления? Будут ли мутаротировать растворы b-глюкопиранозы и b‑этилглюкопиранозида? Ответ обоснуйте.
Практическая часть
1. Докажите наличие гидроксигрупп в монозах, проделав следующие опыты: а) ацилирование глюкозы, б) взаимодействие галактозы, фруктозы, рибозы с гидроксидом меди (II).
2. Докажите наличие оксогруппы в монозах, проделав следующие опыты:
а) окисление галактозы, фруктозы, рибозы в щелочной среде гидроксидом меди (П),
б) окисление галактозы и фруктозы в кислой среде (бромной водой).
3 Изучите специфические реакции моноз:
а) на примере галактозы и ксилозы убедитесь, что альдомонозы не дают реакцию с фуксинсернистой кислотой,
б) изучите реакцию Подобедова - Молиша, взяв в качестве исходных маннозу, глюкозу, арабинозу,
в) проделайте реакцию Селиванова, взяв в качестве исходных глюкозу и фруктозу,
г) на примере ксилозы изучите реакцию на пентозы.
Вариант 2
Теоретическая часть
1. Дайте определение понятию «углеводы». Укажите их значение в жизнедеятельности человека.
2. Приведите формулу любой кетогексозы и альдопентозы. Поясните, что между ними общего и разного. Определите их конфигурацию. Могут ли эти соединения иметь стереоизомеры? Почему? Сколько?
3. Для приведенной Вами в предыдущем задании альдопентозы постройте a-фуранозную и b-пиранозную формы (покажите действие правил перехода от проекционных формул Фишера к циклическим формулам Хеуорса). Поясните значение символов a-и b-. Укажите полуацетальный гидроксил.
4. Какими реакциями можно доказать, что глюкоза является пятиатомным альдегидоспиртом с неразветвленной цепью? Какие из этих реакций Вы будете выполнять на практическом занятии?
5. Приведите уравнения следующих реакций:
а) окисление D-маннозы гидроксидом меди (II), б) восстановление D-глюкозы (какие восстановители применяются? Для чего используется продукт восстановления?), в) получение 1,2,3,4,6-пентаметилглюкозы, г) дегидратация D-галактозы, д) получение b‑метил-D-глюкопиранозида. Укажите в продукте последней реакции гликон и агликон. Дайте определение этим понятиям.
Из приведенных реакций укажите реакции, протекающие по гидроксигруппам, по оксогруппе, специфические реакции моноз.
Практическая часть
1. Докажите наличие гидроксигрупп в монозах, проделав следующие опыты:
а) ацилирование глюкозы,
б) взаимодействие галактозы, фруктозы, рибозы с гидроксидом меди (II).
2. Докажите наличие оксогруппы в монозах, проделав следующие опыты:
а) окисление галактозы, фруктозы, рибозы в щелочной среде гидроксидом меди (II),
б) окисление галактозы и фруктозы в кислой среде (бромной водой),
3. Изучите специфические реакции моноз:
а) на примере галактозы и глюкозы убедитесь, что адьдомонозы не дают реакцию с фуксинсернистой кислотой,
б) изучите реакцию Подобедова-Молиша, взяв в качестве исходных глюкозу, маннозу, арабинозу,
в) изучите реакцию Селиванова, взяв в качестве исходных глюкозу и фруктозу,
г) на примере ксилозы изучите реакцию на пентозы.
Вариант 3
Теоретическая часть
1. Поясните понятие «моносахариды». Приведите их общую формулу. К каким соединениям: поли- или гетерофункциональным они относятся? Ответ обоснуйте.
2. Как определяется принадлежность моноз к D- и L- рядам, к право- и левовращающим формам? Напишите формулу любой альдопентозы, ее энантиомера и одного диастереомера. Определите их конфигурацию.
3. Поясните на примере образования b-галактопиранозы, как образуются циклические формы моноз? Изобразите ее a‑аномер и дайте определение понятию «аномер».
4. Почему происходит изменение угла вращения раствора глюкозы при стоянии? Будет ли это явление наблюдаться для a-метил-- D-глюкопиранозида? Ответ обоснуйте.
5. Напишите уравнения реакций фруктозы с:
а) водородом в присутствии катализатора, б) гидроксидом меди (II) на холоду и при нагревании.
Какие из вышеперечисленных реакций Вы будете выполнять на практических занятиях?
Напишите как можно отличить глюкозу от фруктозы и укажите область применения этих соединений.
Практическая часть
1. Докажите наличие гидроксигрупп в монозах, проделав следующие опыты:
а) ацилирование глюкозы,
б) взаимодействие глюкозы, фруктозы, ксилозы с гидроксидом меди (II).
2. Докажите наличие оксогруппы в монозах, проделав следующие опыты:
а) окисление глюкозы, фруктозы, ксилозы в щелочной среде гидроксидом меди (П),
б) окисление глюкозы, фруктозы в кислой среде (бромной водой).
3. Изучите специфические реакции моноз:
а) на примере маннозы, рибозы убедитесь, что альдомонозы не дают реакцию с фуксинсернистой кислотой;
б) изучите реакцию Подобедова-Молиша, взяв в качестве исходных галактозу, рибозу, фруктозу;
в) изучите реакцию Селиванова, взяв в качестве исходных галактозу, фруктозу;
г) на примере арабинозы изучите реакцию на пентозы.
Вариант 4
Теоретическая часть
1. Какой признак лежит в основе деления моносахаридов на:
а) тетрозы, пентозы и т.д.
б) альдозы и кетозы?
Ответ подтвердите примерами.
Определите конфигурацию соединений, формулы которых приведены в качестве примеров,и количество возможных стереоизомеров для каждого.
2. Объясните, что обозначают знаки (+), (-) в названиях моноз? Как их можно определить?
3. Приведите ациклическую формулу фруктозы. Построите ее D‑фуранозную форму (покажите действие правил перехода от проекционных формул Фишера к циклическим формулам Хеуорса). Поясните значение символа «b». Будет ли b-D-фруктофураноза мутаротировать? Почему?
4. Приведите уравнения реакций, подтверждающих, что глюкоза является пентаоксиальдегидом. Перечислите реакции, противоречащие этому строению. Какие из этих реакций Вы будете выполнять на практическом занятии?
5. Дайте определение понятию «гликозид». Напишите уравнение реакции образования a‑этилглюкопиранозида. Укажите гликон и агликон. Дайте определение этим понятиям. Будет ли полученный гликозид эпимеризоваться? Гидролизоваться? Приведите схемы соответствующих превращений.
Практическая часть
1. Докажите наличие гидроксигруп