Гетерофункциональные алифатические

СОЕДИНЕНИЯ - МЕТАБОЛИТЫ И БИОРЕГУЛЯТОРЫ

Мотивация цели. Гетерофункциональные алифатические соединения (аминоспрты, аминокислоты, окси- и оксо-кислоты и их производные) широко распространены среди природных и синтетических веществ, имеющих биологическое значение. Они являются метаболитами, лекарственными препаратами, составной частью пищевых продуктов

Цель самоподготовки. Необходимо усвоить понятие «гетерофункциональность», химические свойства аминоспиртов, аминокислот, окси- и оксокислот, получить представление об оптической изомерии как виде стереоизомерии.

План изучения темы

1. Биогенные амины (аминоспирты и аминофенолы).

1.1. Строение и свойства аминоспиртов коламина и холина (кислотно-основные свойства, реакции алкилирования и ацилирования). Их биологическая роль.

1.2. Аминофенолы (катехоламины) – норадреналин и адреналин. Их строение, кислотно-основные свойства и биологическое значение.

2. Оксикислоты (гидроксикислоты).

2.1. Строение, структурная изомерия и биологическое значение одноосновных оксикислот.

2.2. Химические свойства оксикислот, обусловленные карбоксильной группой (кислотные свойства, образование функциональных производных).

2.3. Химические свойства оксикислот, обусловленные наличием спиртовой группы (реакции окисления, ацилирования).

2.4. Специфические свойства α-, β-, γ-оксикислот.

2.5. Строение и медико-биологическое значение многоосновных оксикислот (яблочной, винной, лимонной). Названия их солей. Качественные реакции винной кислоты.

3. Аминокислоты.

3.1. Строение, структурная изомерия и биологическая роль аминокислот.

3.2. Химические свойства аминокислот, обусловленные карбоксильной группой.

3.3. Химические свойства аминокислот, обусловленные аминогруппой (основные свойства, реакция ацилирования).

3.4. Специфические свойства α-, β-, γ-аминокислот.

4. Оптическая изомерия.

4.1. Понятие об оптической активности, хиральности молекул, асиметрическом атоме углерода. Связь между числом асимметрических атомов углерода и количеством стереоизомеров. Проекционные формулы Фишера - правила их построения.

4.2. Энантиомеры, их свойства. Определение относительной и абсолютной конфигурации. Рацемическая смесь (рацемат).

4.3. Диастереомеры, их свойства. Мезоформа.

5. Оксокислоты.

5.1. Строение глиоксалевой, пировиноградной, ацетоуксусной, щавелевоуксусной, α-кетоглутаровой кислот. Их биологическая роль.

5.2. Химические свойства, обусловленные карбоксильной группой.

5.3. Химические свойства, обусловленные оксо-группой (восстановление, реакции нуклеофильного присоединения и присоединения-отщепления).

5.4. Специфические свойства β-оксокислот (декарбоксилирование, кето-енольная таутомерия). Примеры реакций по каждой таутомерной форме.

5.5. «Кетоновые тела». Взаимные превращения β-оксимасляной, ацетоуксусной кислот и ацетона. Реакция обнаружения «кетоновых тел» в моче.

Рекомендуемая литература

А - с. 233-236, 255-271, 64-72, 74-76.

А* - с. 231-233, 252-267, 68-75, 77-81, 86-87.

А** - с. 234-251, 65-73, 75-78, 82-84.

Б – тема 2.1, обучающие задачи 2, 5, 6 (с. 143-146,152-157).

Вопросы для самоконтроля(вопросы, обозначенные*, обязательны для выполнения в письменном виде)

1*. Приведите схемы реакций α-аминопропионовой и β-амино-
масляной кислот с тионилхлоридом, уксусным ангидридом, метанолом, а также их специфических реакций.

2. Приведите схемы реакций ацетоуксусной кислоты с синильной кислотой, гидроксиламином, этанолом, восстановителем [H], а также её специфической реакции.

3. Заполните схему, назовите соединения:

4. Приведите схему реакции образования и щелочного гидролиза бутиролактона.

5. Приведите схемы реакций коламина с соляной кислотой и уксусным ангидридом.

6. Приведите схемы реакции окисления β-оксимасляной кислоты, её взаимодействия с метанолом, уксусным ангидридом, а также специфической реакции, протекающей при нагревании.

7. Приведите схемы реакций получения ацетилхолина из коламина.

8. Приведите схему реакции образования и кислотного гидролиза γ-бутиролактама.

9. Приведите схемы реакций получения гидрохлоридов адреналина и норадреналина.

10. Приведите схему реакции, с помощью которой можно различить яблочную и винную кислоты.

11*. Приведите строение таутомеров ацетоуксусного эфира и диэтилового эфира щавелевоуксусной кислоты. Запишите по одной схеме реакции на каждую таутомерную форму.

12*. Приведите проекционные формулы Фишера для энантиомеров α-аминомасляной и β-оксивалериановой кислот. Как определяется их относительная конфигурация?

13. Какой из стереоизомеров винной кислоты не обладает оптической активностью? Почему?

План работы на предстоящем занятии

1. Определение исходного уровня знаний (тестовый контроль).

2. Разбор основных вопросов темы.

3. Выполнение лабораторной работы:

- Доказательство наличия двух карбоксильных групп в винной кислоте;

- Доказательство наличия гидроксильных групп в винной кислоте.

4. Оформление лабораторного журнала, контроль выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа