1 курс / Биохимия / Химия лекции

Изомерия

Молекулы с тремя атомами углерода проявляют изомерию положения гр.

–ОН, а с четырьмя – изомерию положения и углерод – углеродной цепи. Например,

CH3

|

CH3 C COOH -оксиизомасляная к-та

|

OH

В молочной к-те появляется ассиметрический (хиральный) атом С, а следовательно, имеются оптические изомеры. Оптическая изомерия свойственна для многих оксикислот.

Винная к-та имеет два ассиметрических атома С. Однако всего изомеров только три, а не четыре (2n), и оптически активных лишь два, т.к. два одинаковых заместителя (гр. –ОН) создают в молекуле плоскость симметрии.

Знак вращения плоскости поляризации света нельзя связывать с отнесением соединений к D – и L – рядам. Знак «+» и «–» определяют прибором - поляриметром. Для соединений с двумя ассиметрическими атомами С определение принадлежности к D – и L – ряду затруднено. По договоренности определяют D – и L – ряды по близлежащему заместителю от старшей функциональной группы, а в углеводах – по положению заместителя у дальнего от старшей функциональной группы атома С.

Химические св-ва

Наличие в молекуле двух функциональных групп приводит к тому, что эти соединения проявляют характерные р-ции как для к-т, так и для спиртов.

За счет взаимного влияния двух групп происходит усиление реакционной способности каждой из них. Кроме того для них возможны специфические р-

ции с участием обеих групп.

δ− δ+ O

R – CH → C O H – I, – М

OH

–I –I, +М

I. Р-ции по гр. –СООН

Оксик-ты диссоциируют, образуют соли, сложные эфиры, амиды, ангидриды, галогенангидриды.

Окси-ты являются более сильными к-тами, чем соответствующие им карбоновые к-ты, что находит объяснение в ЭА характере групп – ОН и – СООН. Например, -оксиуксусная к-та в 5 раз сильнее уксусной к-ты.

Соли образуются легко с различными веществами Ме, МеО, МеОН, МеСО3, где Ме – активный металл.

2) СН3– CH− COOH + NaOH → СН3– CH− COONa +Н2О.

Двухосновные к-ты образуют средние и кислые соли. Кислые соли, как правило, мало растворимы в воде, средние – хорошо растворимы. Это используют для обнаружения ионов К+ в фармацевтии и в аналитической химии:

Смешанная К–Na соль винной к-ты наз-ся сегнетовой солью.

Номенклатура солей

Молочной к-ты – лактаты, яблочной – малаты, Винной – тартраты, лимонной – цитраты.

Ацетон, ацетоуксусная к-та и -гидроксимасляная к-та составляют группу «ацетоновых тел», образующихся в большом количестве в организме при са-

АУК и ЩУК являются естественными продуктами обмена веществ. В организме образуются при участии кофермента НАД+. Окисление происходит очень легко.

2) Образование сложного эфира при действии хлоргидрида к-ты:

3)При действии Na и РС15 р-ция пойдет по двум группам.

4)Винная к-та и ее производные дают качественную р-цию на диольный

драгмент – характерное ярко-синее окрашивание – с р-ром Сu(ОН)2 в щелочной среде.

Образовавшееся комплексное соединение под названием реактива Фелинга используется для обнаружения алифатических альдегидов.

III.Специфические р-ции

Они представляют наибольший интерес, т.к. обусловлены взаимным влиянием гетерофункциональных групп.

1) Р-ции дегидратации -, -, -оксикислот Вследствии наличия групп, способных взаимодействовать друг с другом,

молекулы гетерофункциональных соединений способны вступать в р-ции внутри- и межмолекулярного взаимодействия с образованием циклических и нециклических соединений.

а) Две молекулы -оксик-ты при нагревании выделяют две молекулы воды и образуются ЛАКТИДЫ:

Молочная к-та

б) -оксик-та, в молекуле которой фрагмент – СН2 – находится между двумя ЭА группами, увеличивающих подвижность атомов Н, подвергается дегидратации с образованием непредельной к-ты:

-оксимасляная к-та

Яблочная к-та ведет себя как -к-та и при дегидратации превращается в фумаровую:

в) -, - и т.д. оксик-ты, в которых две функциональные группы находятся рядом идет внутримолекулярная этерификация с образованием ЛАКТОНА:

Лактиды и лактоны являются циклическими сложными эфирами и легко гидролизуются в присутствии щелочей с образованием солей:

2) Наличие двух ЭА групп у одного атома С приводит -оксик-ты к декарбоксилированию:

Ворганизме эта р-ция протекает под действием фермента.

Вприсутствии сильных минеральных к-т углеродный скелет -оксик-т расщепляется по связи С–1 – С–2 с образованием карбоксильного соединения (альдегида или кетона) и муравьиной к-ты:

Особый интерес представляет поведение лимонной к-ты при нагревании в присутствии минеральных к-т. Как -оксик-та она отщепляет НСООН, СО2, образуя в итоге ацетон:

Аконитовая к-та

При этих процессах выделяется энергия. Процесс последовательных превращений лимонной и других к-т в организме наз-ся циклом Кребса.

Отдельные представители Гликолевая к-та содержится в незрелом винограде, свекле и др.

Тиогликолевая к-та восстанавливает в белках S–S мостики цистина в цистин в организме.

Молочная к-та содержит один ассиметрический атом С, в связи с этим существует в виде пары, энантиомеров. Кро-

ме того, известна рацемическая молочная к-та.

Все три формы встречаются в природе. Рацемическая оптически неактивная молочная к-та (кристаллы) образуется из углеводов в результате молочнокислого брожения под действием бактерий. Получить безводную молочную к-ту очень трудно, т.к. обезвоживание ее р-ров сопровождается образованием лактида. Она образуется при скисании молока, квашении капусты, в различных соленьях, выполняя при этом роль консерванта, т.к. способна препятствовать развитию гнилостных бактерий.

Левовращающая D–молочная к-та образуется также в результате молочнокислого брожения, но под действием других бактерий нежели рацелическая молочная к-та. Правовращающая L–молочная к-та образуется в живых организмах в результате расщепления углеводов. Особенно много ее накапливается в мышцах при больших физических нагрузках.

Соли и эфиры молочной к-ты наз-ся ЛАКТАТАМИ.

В медицине используется как прижигающее (80%-ный р-р) при выведении мозолей, бородавок, пигментных пятен.

Лактат железа (II) (СН3СНОНСОО)2Fе 3Н2О хорошо всасывается в кишечнике и хорошо переносится больными при анемии.

Лактат кальция применяют внутрь в тех же случаях, что хлорид и глюканат кальция.

НОСН2– СН2– СН2СООН -Гидроксимасляная к-та (ГОМК) в свободном виде неустойчива, легко отщепляет воду с образованием лактона. В виде натриевой соли используется в медицине как неингаляционное наркозное средство.

НООССН(ОН)СН2СООН яблочная к-та содержит один ассиметрический атом С, поэтому возможно существование ее в виде пары энантиомеров. В природе встречается L-(–)-яблочная к-та (кристаллы), она содержится в ягодах и фруктах. L–яблочная к-та – один из продуктов распада углеводов в живых организмах.

НООССН(ОН)СН(ОН)СООН винная к-та содержит два центра хиральности и теоретически должна существовать в виде четырех стереоизомеров. Однако две формы этой к-ты соответствуют одному соединению (имеется плоскость симметрии) – оптически неактивной мезовинной к-те. Мезовинная к-та

Р-ция протекает по механизму SЕ. Поскольку СО2 является слабым электрофилом, непосредственно в р-цию с фенолом он не ступает. Для активации бензольного кольца фенол превращают в феноксид натрия. Отрицательно заряженный атом кислорода феноксид-иона проявляет значительно более сильные электронодонорные св-ва, чем неионизированная –ОН группа. Поэтому в фе- ноксид-ионе бензольное кольцо обладает большой активностью в р-циях SЕ.

Проявляют св-ва и фенолов и к-т. Салициловая к-той обладает более кислотными св-вами, чем ее мета- и пара-изомеры.

I. Р-ции по –СООН гр.

Они проходят с образованием солей, сложных эфиров, ангидридов, хло-

Метилсалицилат Метилсалицилат представляет собой бесцветную вязкую нерастворимую

в воде жидкость с приятным запахом, используется в медицине в качестве противоревматического средства. Другие производные салициловой к-ты – фенилсалицилат (салол), ацетилсалициловая к-та (аспирин), салицилат натрия и др. – также широко используются в качестве противовоспалительных средств и анальгетиков.

(салол)

Салол применяется как дезинфицирующее средство при кишечных заболеваниях. Однако в кислой среде желудка он не гидролизуется, а распадается только в кишечнике, поэтому используется также в качестве материала для защитных оболочек некоторых лекарственных средств, которые не стабильны в кислой среде желудка.

II. Р-ции по –ОН гр.

Они проходят с образованием фенолятов (с Ме или МеОН), сложных и

Ацетилсалициловая к-та как сложный эфир способна гидролизоваться в кислой и щелочной средах.

Поэтому следует учитывать условия хранения, которые должны исклю-

При взаимодействии салициловой к-ты с FеС13 образуется фиолетовая окраска, тогда как ацетилсалициловая к-та, у которой нет свободной –ОН группы, такую р-цию не дает. Это различие используется при определении доброкачественности аспирина.

Фенолкислоты сравнительно легко декарбоксилируются:

Дубильные вещ-ва, содержащиеся в значительных количествах в растениях, включают в свой состав остатки галловой (3, 4, 5-тригидроксибензойной)