Медико-биологическое значение тиолов и аминов

• Тиолы – антидоты при отравлении солями тяжелых металлов (AgNO₃, ZnSO₄, HgCl₂, сулема), действие которых основано на образовании прочных комплексов поли- и гетерофункциональных тиолов с ионами тяжелых металлов.

• Самым распространенным тиолом в организме является кофермент А – Co ASH, активирующий карбоновые кислоты, превращая их в реакционноспособные эфиры тиолов.

• Многие биологически активные вещества содержат аминогруппу – нуклеиновые кислоты, алкалоиды, антибиотики, витамины.

• Анилин и другие ароматические амины – основа лекарствнных препаратов, которые применяются в виде солей.

• Многие амины – канцерогенны:

2.3. Биологически важные реакции карбонильных соединений.

Реакционная способность альдегидов и кетонов.

Реакции нуклеофильного присоединения у тригонального

атома углерода

Многие биологически активные органические веществ: белки, жиры, углеводы, гормоны и другие, содержат в своем составе углерод-кислородную двойную связь, называемую карбонильной группой (или оксогруппой).

Альдегидами называют соединения, в которых карбонильная группа соединена с углеводородным радикалом и атомом водорода; общая формула:

Кетоны – содержат карбонильную группу, связанную с двумя углеводородными радикалами:

Различают:

• В зависимости от строения углеводородного радикала:

алифатические	алициклические	ароматические
этаналь (ацетальдегид) пропанон (ацетон)	циклогексанкарбальдегид циклогексанон	бензальдегид бензофенон

Электронное строение и реакционные центры карбонильной группы

• Электрофильный центр – карбонильный атом углерода, на котором возникновение частичного положительного заряда обусловлено полярностью связи C=O (реакции A_N).

• Основный центр – атом кислорода с неподеленными парами электронов (кислотный катализ в реакциях присоединения).

• α – СН – кислотный центр возникает за счет индуктивного эффекта карбонильной группы (реакции конденсации).

Химические свойства альдегидов и кетонов

• Реакции окисления:

Реакция протекает легко:

Реакция протекает трудно, лишь в жестких условиях:

Разрыв цепи кетонов при окислении происходит по правилу Попова: карбонильная группа остается с меньшим радикалом.

• Реакции восстановления (алюмогидрид лития – катализатор):

• Реакции альдольной конденсации протекают лишь с теми альдегидами, в которых присутствует водород у α-углеродного атома. Реакция может протекать как под влиянием щелочей, так и под влиянием кислот.

Так, альдольная конденсация под влиянием щелочей протекает в водных растворах по механизму Ad_N.

1 стадия: образование карбоаниона

2 стадия: нуклеофильная аптека карбоанионом положительно заряженного углерода группы С=О с образованием алкоксид – иона

3 стадия: алкоксид-ион в водной среде присоединяет Н⁺ из КОН с образованием альдоля (альдегид + алкоголь)

Таким путем под влиянием ферментов идет образование лимонной кислоты в цикле ТКК, нейраминовой кислоты в нервных клетках.

Часто альдольная конденсация сопровождается воды и образованием α,β-ненасыщенного карбонильного соединения (кротоновая конденсация):

• Взаимодействие со спиртами (образование полуацеталей и ацеталей):

Моносахариды на 95,5% существуют в клетке в виде полуацеталей (внутренних).

Многократно повторенная реакция образования циклических ацеталей лежит в основе получения природных полисахаридов (крахмала, клетчатки).

• Галоформные реакции, приводящие к образованию водорода, хлороформа, бромоформа. Галоформные реакции протекают вследствие появления С–Н кислотности у α-углерода под влиянием отрицательного индуктивного эффекта (-I-эффект) рядом расположенной карбонильной группы.

1 стадия: образование трихлорзамещенного альдегида

трихлоруксусный

альдегид (хлораль)

Галогены обладают (-)I – эффектом.

2 стадия: непрочное соединение – трихлоруксусный альдегид легко расщепляется под действием NaOH, так как оба его углерода несут частичные положительные заряды (δ⁺)

Галоформная реакция используется как способ получения карбоновых кислот и для обнаружения метилкетонов (ацетона) и ацетальдегида – йодоформная проба – в биологических жидкостях.

• Реакции присоединения – отщепления A_N – E (образование оснований Шиффа):

1 стадия: нуклеофильная атака аминами карбонильного атома углерода

2 стадия: стабилизация биполярного иона

3 стадия: отщепление (элиминирование) с образованием основания Шиффа

В организме образование оснований Шиффа идет при биосинтезе аминокислот из кетокислот и при распаде аминокислот через стадию переаминирования.