21. Типы изомерии органических соединений.

Изомерия — явление, заключающееся в существовании химических соединений (изомеров), одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.

Различают структурную и пространственную изомерию (стереоизомерию).

1.Структурная изомерия.

А. Изомерия углеродной цепи (углеродного скелета)

Изомерия углеродного скелета, обусловленная различным порядком связи атомов углерода. Простейший пример — бутан СН₃—СН₂—СН₂—СН₃ и изобутан (СН₃)₃СН. Другие примеры: антрацен и фенантрен(формулы I и II, соответственно), циклобутан и метилциклопропан (III и IV).

Б. Валентная изомерия

Валентная — особый вид структурной изомерии, при которой изомеры можно перевести друг в друга лишь за счёт перераспределения связей. Например, валентными изомерами бензола (V) являются бицикло[2.2.0]гекса-2,5-диен (VI, «бензол Дьюара»), призман (VII, «бензол Ладенбурга»), бензвален (VIII).

В. Изомерия функциональной группы (межклассовая изомерия)

Различается характером функциональной группы; например, этанол (CH₃—CH₂—OH) и диметиловый эфир (CH₃—O—CH₃).

Г. Изомерия положения

Тип структурной изомерии, характеризующийся различием положения одинаковых функциональных групп или кратных связей при одинаковом углеродном скелете. Пример: 2-хлорбутановая кислота и 4-хлорбутановая кислота

2.Пространственная изомерия.

Пространственная изомерия (стереоизомерия) возникает в результате различий в пространственной конфигурации молекул, имеющих одинаковое химическое строение.

А. оптическая изомерия)

Оптическими изомерами - являются пары оптических антиподов — веществ, характеризующихся противоположными по знаку и одинаковыми по величине вращениями плоскости поляризации света при идентичности всех других физических и химических свойств Чаще всего речь идет об асимметрическом атоме углерода, то есть об атоме, связанном с четырьмя разными заместителями.

Асимметрическими могут быть и другие атомы, например атомы кремния, азота, фосфора, серыи9

Б. Диастереомерия

Диастереомерными считают любые комбинации пространственных изомеров, не составляющие пару оптических антиподов. Различают σ- и π-диастереомеры.

σ—диастереомерия

σ-диастереомеры отличаются друг от друга конфигурацией части имеющихся в них элементов хиральности. Так, диастереомерами являются (+)-винная кислота и мезо-винная кислота, D-глюкоза и D-манноза, например:

π—диастереомерия (геометрическая изомерия)

π-диастереомеры, называемые также геометрическими изомерами, отличаются друг от друга различным пространственным расположением заместителей относительно плоскости двойной связи (чаще всего С=С и С=N) или цикла. К ним относятся, например, малеиновая и фумаровая кислоты (формулы XIV и XV соответственно), (Е)- и (Z)-бензальдоксимы (XVI и XVII), цис- и транс-1,2-диметилциклопентаны (XVIII и XIX).

22. Многоатомные спирты: этиленгликоль, глицерин, инозит. Их структура и функции. Образование сложных эфиров с неорганическими кислотами (нитроглицерин, фосфаты глицерина, инозита).

1.Этиленглико́ль (гликоль; 1,2-диоксиэтан; этандиол-1,2), HO—CH₂—CH₂—OH — двухатомный спирт, простейший представитель полиолов (многоатомных спиртов). В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом. Токсичен. Попадание этиленгликоля или его растворов в организм человека может привести к необратимым изменениям в организме и к летальному исходу.

Этиленгликоль действует как сосудистый и протоплазматический яд, подавляет окислительные процессы, вызывает отек, набухание и некроз мелких сосудов, нарушает тканевое кровообращение, сдвигает кислотно-щелочное состояние в сторону метаболического ацидоза, нарушает водно-электролитный баланс.

2. Глицери́н (1,2,3-триоксипропан, пропантриол-1,2,3) — простейший представитель трёхатомных спиртов. Представляет собой вязкую прозрачную жидкость.

Функции: структурная и энергетическая.

3. Инозитол (циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексол) — шестиатомный спирт циклогексана. Инозитол существует в девяти стереоизомерах, из которых наиболее часто встречающимся в живых организмах является цис-1,2,3,5-транс-4,6-циклогексангексол. Несмотря на сходную с сахаридами брутто-формулу C_x(H₂O)_y, инозитол по химической природе не является углеводом, он практически безвкусный, слегка сладкий.

В организме выполняет функции:

1. Учавствует в биосинтезе фосфолипидов

2. Участник метаболизма пуринов.

3. Влияние на холестериновый обмен.

4. Стимуляция обмена углеводов.

5. Образование нитроглицерина.

6. Образование фосфатов глицерина.

Глицерофосфаты- структурные элементы фосфолипидов

В результате действия фосфорной кислоты на глицерин получают смесь альфа- и бета-глицерофосфатов.

7. Фосфаты инозита.

Янинашол(

23. Полиамины: этилендиамин, путресцин. Аминоспирты: аминоэтанол (коламин), холин, ацетилхолин.

Этилендиамин (1,2-диаминоэтан)H₂NCH₂CH₂NH₂ — органическое соединение класса аминов.

Жидкость без цвета с запахом аммиака, испаряется при контакте с влажным воздухом. t_kип 116,5 °C, t_пл 8,5 °C, плотность 0,899 г/см³ (20 °C); Этилендиамин хорошо растворяется в воде (с разогреванием раствора), этаноле, хуже — в эфире, нерастворим в бензоле и других углеводородах. Является сильным основанием.

Имея в своей молекуле две аминогруппы, образует с кислотами два ряда солей. С некоторыми металлами (например, Cu, Mn, Co) образует комплексные соединения.

Динитрат этилендиамина при нагревании превращается в этилендинитрамин, являющийся взрывчатым веществом:

Вступает в реакции конденсации: при повышенных температурах и давлении и присутствии катализаторов превращается в пиперазин; при конденсации с 1,2-дикетонами - 2,3-дигидропиразинами; при реакции с мочевиной - этиленмочевину (2-имидазолининон).

Применяется в органическом синтезе при получении гербицида цинеб; совместно с другими аминами как отвердитель для эпоксидных смол. Соли этилендиамина и жирных кислот используются в текстильной промышленности как смягчающие агенты.

Получается при взаимодействии дихлорэтана с водным раствором аммиака с последующей ректификацией.

Путресцин-

токсическое вещество из группы полиаминов, представляющее собой диамин, образующийся в толстой кишке при ферментативном декарбоксилировании орнитина; при цистинурии обнаруживается в моче.

Бесцветное кристаллическое вещество с чрезвычайно неприятным запахом, плохо растворимое в воде, имеет низкую темперературу плавления (t_пл= 27—28 °C), является сильным основанием.

Этаноламин HO-CH₂CH₂-NH₂ (2-аминоэтанол, тривиальное название коламин) — простейший стабильный аминоспирт, вязкая маслянистая жидкость, смешивается с водой во всех отношениях, слабое основание.

Получение

Этаноламин получают действием аммиака на этиленхлоргидрин (2-хлорэтанол):

В промышленности синтез этаноламина проводится присоединением аммиака к этиленоксиду:

Наряду с моноэтаноламином при этом получаются диэтаноламин и триэтаноламин

Холи́н (от греч. χολή — жёлчь) — гидроксид 2-оксиэтилтриметиламмония, [(CH₃)₃N⁺CH₂CH₂OH] OH⁻.

Холин представляет собой очень гигроскопичные бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, этаноле, хуже растворимые в амиловом спирте, ацетоне и хлороформе, нерастворимые в диэтиловом эфире, сероуглероде, четырёххлористом углероде, бензоле.

Разбавленные растворы холина стабильны при температурах до 70°С.

Холин является сильным основанием (pK_b=5,06), способен вытеснять аммиак из его солей и легко образует соли с сильными кислотами.

Биохимия и физиологические функции холина

• В организме из холина синтезируется важнейший нейромедиатор-передатчик нервного импульса — ацетилхолин. Холин является важным веществом для нервной системы и улучшает память.

• Входит в состав фосфолипидов (например, лецитина, сфингомиелина).

• Участвует в синтезе аминокислоты метионин, где является поставщиком метильных групп.

• Влияет на углеводный обмен, регулируя уровень инсулина в организме.

• Холин является гепатопротектором и липотропным средством. В комплексе с лецитином способствует транспорту и обмену жиров в печени.

Отсутствие холина в пище приводит к отложению жира в печени, поражению почек и кровотечениям.

Применение

Холин необходим для лечения заболеваний печени и при атеросклерозе.

В медицине для лечения заболеваний печени применяют хлорид холина. Его вводят также в состав комбикормов сельскохозяйственным животных. Для аналитических целей используют способность холина давать плохо растворимые соли сфосфорновольфрамовой, платинохлористоводородной и некоторыми др. гетерополикислотами.

Холин, его соли и эфиры зарегистрированы в качестве пищевой добавки E1001.

Ацетилхолин (лат. Acetylcholinum) — медиатор нервной системы, биогенный амин, относящийся к веществам, образующимся в организме. Ацетилхолину принадлежит важная роль как медиатору центральной нервной системы. Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом малые концентрации облегчают, а большие — тормозят синаптическую передачу. Изменения в обмене ацетилхолина могут привести к нарушению функций мозга. Ацетилхолин является посредником передачи нервного импульса к мышце. При недостатке ацетилхолина снижается сила сокращений мышц. Окончания нервных волокон, для которых он служит медиатором, называются холинергическими, а рецепторы, взаимодействующие с ним, называют холинорецепторами. Холинорецепторы постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а расположенные в области ганглионарных синапсов и в соматических нервномышечных синапсах — как н-холинорецепторы (никотиночувствительнные). Такое деление связано с особенностями реакций, возникающих при взаимодействии ацетилхолина с этими биохимическими системами: мускариноподобных в первом случае и никотиноподобных — во втором; м- и н-холинорецепторы находятся также в разных отделах ЦНС.