- •Специальные разделы курса
- •Моносахариды: образование простых и сложных эфиров, отношение эфиров к гидролизу; гликозидов (на примере d–маннозы); строение гликозидов, o–,n–,s–гликозиды, отношение гликозидов к гидролизу.
- •Моносахариды: окисление в гликоновые, гликаровые и гликуроновые кислоты; представители – d–глюконовая, d–глюкуроновая, d–галактуроновая кислоты; аскорбиновая кислота (витамин с).
- •Моносахариды: восстановление в полиолы; представители: d–сорбит, ксилит; открытая и циклические формы моносахаридов (на примере d–фруктозы и d–ксилозы).
- •Олигосахариды: принцип строения невосстанавливающих дисахаридов; сахароза; номенклатура; отношение к гидролизу, окислению катионами серебра (I) и меди (II).
- •Полисахариды: классификация; принцип строения гомополисахаридов на примере крахмала (амилоза, амилопектин), тип гликозидной связи; отношение крахмала к гидролизу.
- •Полисахариды: классификация; принцип строения на примерах декстранов, инулина, пектиновых веществ, типы гликозидной связи.
- •Полисахариды: строение целлюлозы; простые и сложные эфиры целлюлозы – ацетаты, нитраты, метил–, карбоксиметил– и диэтиламиноэтилцеллюлоза.
- •Производные пятичленных азотсодержащих ароматических гетероциклов: пиразолон и его таутомерия, лекарственные средства на основе пиразолона–3; гистидин, гистамин, бензимидазол, дибазол.
- •Шестичленные кислородсодержащие гетероциклы с одним гетероатомом: бензопироны – хромон, кумарин, флавон; флавоноиды – лютеолин, кверцетин; цианидиновая проба; катехины (вопр. 18).
- •Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: гидрокси– и аминопроизводные пиримидина (урацил, тимин, цитодин) – электронное строение, лактим–лактамная таутомерия.
- •Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: барбитуровая кислота – синтез, виды таутомерии, кислотные свойства; производные барбитуровой кислоты – барбитал, фенобарбитал.
- •Конденсированные гетероциклы: электронное строение, кислотно–основные свойства, таутомерия пурина; гидрокси– и аминопроизводные пурина – гипоксантин, ксантин, их таутомерия.
- •Конденсированные гетероциклы: мочевая кислота, ее электронное строение, лактим–лактамная таутомерия, кислотные свойства; соли мочевой кислоты (ураты); мурексидная проба.
- •Конденсированные гетероциклы: пурин – строение, ароматичность; производные пурина – аденин, гуанин, их таутомерия (вопр. 22).
- •Нуклеозиды: строение, классификация, номенклатура; отношение к гидролизу.
- •Нуклеотиды: строение, номенклатура, отношение к гидролизу.
- •Нуклеотидные коферменты: атф–строение, отношение к гидролизу.
- •Нуклеиновые кислоты: рнк и днк, первичная структура.
- •Алкалоиды: химическая классификация; основные свойства, образование солей. Представители: хинин, никотин, атропин.
- •Алкалоиды: метилированные ксантины (кофеин, теофиллин, теобромин); кислотно-основные свойства; их качественные реакции.
- •Алкалоиды: группа пиридина (никотин, анабазин) – строение, реакционная способность, общие реакции алкалоидов.
- •Алкалоиды: группа хинолина (хинин) – строение, талейохинная проба, основные свойства, образование солей.
- •Алкалоиды: группа изохинолина и фенантренизохинолина (папаверин, морфин, кодеин) – строение, основные свойства, характеристика реакционной способности.
- •Алкалоиды: группа тропана (атропин, кокаин) – строение, основные свойства, характеристика реакционной способности.
- •Липиды: триацилглицерины – принцип строения, номенклатура, реакционная способность (гидролиз, гидрогенизация, окисление), аналитические характеристики (иодное число, число омыления).
- •Липиды: фосфатидная кислота – строение; фосфолипиды (фосфатидилколамины, фосфатидилхолины) – состав, строение, гидролиз.
- •Терпены и терпеноиды: состав, химическое и пространственное строение производных ментана (ментол, терпин), их реакционная способность.
- •Терпены и терпеноиды: состав и строение бициклических монотерпенов (-пинен, борнеол, камфора), их реакционная способность.
- •Терпены и терпеноиды: классификация по числу изопреновых звеньев; дитерпены и тетратерпены (ретинол, ретиналь, β–каротин) – строение, реакционная способность.
- •Стероиды: родоначальные углеводороды (эстран, андростан, прегнан, холан, холестан); стереоизомерия, цис–транссочленение циклогексановых колец, –,β–стереохимические ряды.
- •Стероиды: производные холестана (стерины) – холестерин, эргостерин, витамин d2: номенклатура, строение, характеристика реакционной способности.
- •Производные холана (желчные кислоты): холевая и дезоксихолевая кислоты; гликохолевая и таурохолевая кислоты; их дифильный характер; строение, номенклатура, реакционная способность.
- •Производные прегнана (кортикостероиды): дезоксикортикостерон, гидрокортизон, преднизолон; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Производные эстрана (эстрогенные гормоны): эстрон, эстрадиол, эстриол; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Производные андростана (андрогенные гормоны): тестостерон, андростерон; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Агликоны сердечных гликозидов: дигитоксигенин, строфантидин; общий принцип строения и реакционная способность сердечных гликозидов.
-
Липиды: триацилглицерины – принцип строения, номенклатура, реакционная способность (гидролиз, гидрогенизация, окисление), аналитические характеристики (иодное число, число омыления).
Более половины природных липидов принадлежит к глицеролипидам, т. е. к производным трехатомного спирта — глицерина. В составе нейтральных и фосфорсодержащих липидов встречаются также и другие полиолы — этиленгликоль, пропандиолы, изомерные бутандиолы.
Триацилглицерины.
Триацилглицерины (жиры и масла) — это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.
Глицерин как трехатомный спирт может образовывать сложные эфиры с участием либо всех, либо нескольких гидроксильных групп. В природе в основном встречаются только полные эфиры глицерина, т. е. триацилглицерины.
Природные триацилглицерины условно делятся на жиры и масла в зависимости от консистенции. Консистенция триацилглицеринов зависит от их состава (при 20 оС).
(!) Триацилглицерины с преобладанием в составе остатков насыщенных высших жирных кислот имеют твердую консистенцию и называются жирами. Триацилглицерины с преобладанием в составе остатков ненасыщенных высших жирных кислот имеют жидкую консистенцию и называются маслами.
Триацилглицерины животного происхождения имеют твердую консистенцию, за редким исключением — жидкую (рыбий жир). Растительные триацилглицерины обычно жидкие, хотя некоторые масла имеют твердую (масло какао, пальмовое масло и др.) или густую (чаульмугровое масло) консистенцию.
В жирнокислотном составе природных жиров и масел, как правило, преобладают две или три кислоты, а другие содержатся в меньшем количестве. Высшие жирные кислоты распределяются таким образом, что образуется по возможности большее число смешанных триацилглицеринов. Наиболее часто встречающимися в составе природных триацилглицеринов являются стеариновая, пальмитиновая, олеиновая и линолевая кислоты. Некоторые масла и жиры содержат специфические жирные кислоты, характерные только для конкретных видов растений или животных.
Номенклатура. По заместительной номенклатуре ИЮПАК триацилглицерины называют как производные глицерина, в которых атомы водорода ОН-групп замещены ацильными остатками (RСО) высших жирных кислот. Названия этих остатков производят обычным способом с использованием суффикса -оил и перечисляют в алфавитном порядке с указанием их положения.
Положение в молекуле триацилглицерина высших жирных кислот с одинаковыми остатками у крайних атомов углерода равнозначно. Однако если гидроксильные группы в положениях 1 и 3 ацилированы разными жирными кислотами, то появляется хиральный атом С-2, а положения 1 и 3 становятся неравнозначными. В таком случае при необходимости применяют sn-систему (stereochemical numbering) обозначения липидов. По этой системе, если в проекции Фишера гидроксильная группа при С-2 глицерина находится слева, то атому углерода, находящемуся выше, присваивается номер 1, а ниже — номер 3.
Свойства липидов.
Триацилглицерины, содержащие остатки насыщенных кислот, являются достаточно инертными веществами, способными лишь к небольшому числу превращений, характерных вообще для сложных эфиров — гидролизу, переэтерификации. Триацилглицерины, содержащие ненасыщенные кислоты, способны, кроме того, вступать еще и в реакции, характерные для двойных связей — присоединения и окисления.
Гидролиз.
Реакции гидролиза триацилглицеринов, содержащих сложноэфирные связи, катализируются как кислотами, так и основаниями. Щелочной гидролиз, приводящий к образованию солей высших жирных кислот (мыл), называют омыление.
Гидролиз триацилглицеринов в кислой среде используется в целях установления жирнокислотного состава триацилглицеринов с помощью газо-жидкостной хроматографии после перевода получаемых высших жирных кислот в их более летучие метиловые эфиры.
В фармацевтическом анализе для оценки качества жиров и масел используется число омыления.
Число омыления — масса гидроксида калия (в мг), необходимая для нейтрализации свободных и связанных в виде триацилглицеринов жирных кислот, содержащихся в 1 г анализируемого образца.
Определение проводится путем кипячения анализируемого образца с гидроксидом калия в спиртовом растворе с последующим титрованием. Высокое число омыления свидетельствует о присутствии кислот с меньшим числом атомов углерода. Небольшие числа омыления указывают на присутствие кислот с большим числом атомов углерода или же на наличие неомыляемых веществ.
Гидрирование.
Гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных ацилглицеринов используется как способ получения из жидких масел твердых жиров с заданной температурой плавления (саломасы). Продукты гидрирования более устойчивы к окислению кислородом воздуха, менее склонны приобретать нежелательный привкус. Гидрированные масла используются в фармацевтической промышленности в качестве основ для изготовления мазей и суппозиториев, в пищевой промышленности в виде маргаринов.
В промышленности гидрирование осуществляется водородом в присутствии никелевых или медно-никелевых катализаторов при температуре 180— 240 °С и давлении 2—15 атм.
Одним из нежелательных результатов процесса гидрирования масел является возможность образования транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот. Гидрирование ацилглицеринов, в особенности при высокой температуре, может сопровождаться повышением кислотного числа, что свидетельствует о повышении содержания свободных жирных кислот. Их образование вызывается разными технологическими причинами: гидролизом под влиянием водяного пара, содержащегося в исходном водороде; термическим распадом ацилглицеринов и др.
Галогенирование. Бромирование является качественной реакцией, позволяющей определять наличие кратных связей (качественная реакция). На практике при установлении степени ненасыщенности жиров и масел используется реакция присоединения иода (определение иодного числа).
Иодное число – масса йода (в граммах), которая может присоединиться к 100 граммам анализируемого образца. Чем больше значение иодного числа, тем выше степень ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав триацилглицеринов.
Окисление.
β-Окисление. Это один из основных путей метаболизма высших жирных кислот в организме. Высшие жирные кислоты содержат большое число связей С—Н, при окислении которых выделяется энергия. Данный путь окисления называют β-окислением, так как окисление жирной кислоты происходит у β-атома углерода.
Начальная стадия процесса состоит в активировании кислоты путем взаимодействия ее с коферментом А и превращении в более реакционноспособный сложный тиоэфир. В результате последующего отщепления ацетильной группы в виде ацетилкофермента А углеводородная цепь укорачивается на два атома углерода. Жирная кислота, укороченная на два атома углерода, опять подвергается последовательным реакциям дегидрирования, гидратации, окисления и отщепления ацетил-СоА. Таким образом, конечными продуктами β-окисления высшей жирной кислоты в результате ряда последовательных циклов являются молекулы ацетил-соА.
Пероксидное окисление липидов. При воздействии высокоактивных свободных радикалов липиды могут подвергаться пероксидному окислению (ПОЛ). В небольшом количестве свободные радикалы присутствуют всегда в нормальных условиях физиологической среды, и свободнорадикальные процессы в норме проходят в клетке постоянно. Однако под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды (ионизирующее или УФ-излучение, загрязнение атмосферы, табачный дым и др.) эти процессы могут усиливаться.
При окислении полиненасыщенных высших жирных кислот, входящих в состав липидов мембран, изменяются биофизические свойства мембран (эластичность, вязкость, проницаемость, гидрофобность и др.), что приводит к их повреждению.
Прогоркание. Жиры и масла, а также лекарственные формы на их основе (мази, кремы) при длительном хранении на свету и в присутствии воздуха могут прогоркать. Основными химическими процессами являются реакции гидролиза и окисления. Тип реакций, происходящих при прогоркании жиров и масел, зависит от входящих в их состав высших жирных кислот и от условий хранения. При хранении жиров и масел может происходить возрастание кислотного числа.
Кислотное число — масса гидроксида калия (в миллиграммах), необходимая для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г анализируемого образца.
Причин накопления в жирах и маслах свободных жирных кислот может быть несколько. Одной из них является гидролиз триацилглицеринов, протекающий при наличии в жире воды. Однако образующиеся в результате гидролиза высшие жирные кислоты не имеют вкуса и запаха, потому увеличение их содержания не изменяет органолептических свойств жира.
Другой причиной, приводящей к повышению кислотного числа, является образование низших кислот под воздействием кислорода воздуха и ферментов.
В прогорклом жире и масле, как правило, присутствуют вещества с разными кислородсодержащими функциональными группами (одно- и двухосновные кислоты, альдегиды, кетоны и др.). Для жиров, в которых преобладают насыщенные жирные кислоты, характерно образование кетонов (кетонное прогоркание), для жиров и масел с высоким содержанием ненасыщенных кислот — альдегидов (альдегидное прогоркание). Носителями прогорклого вкуса, как правило, являются альдегиды и кетоны. Триацилглицерины, содержащие насыщенные жирные кислоты, в меньшей степени подвержены прогорканию.