Lekcii_po_bioorganicheskoi_khimii_1-5

Механизм р-ции бромирования:

3) -комплекс

4. Р-ция конденсации

Pt, t, p

+ 3H 2

Циклогексанол

6. Из фенолята натрия легко получается салициловая к-та (важный продукт фармацевтической промышленности):

Фенол и его производные обладают дезинфицирующим свойством. Резорцин – антисептик при кожных заболеваниях. Карболовая к-та – 3%-ный раствор фенола – для дезинфекции хирургических инструментов. Пирокатехин применяется для синтеза адреналина – гормона надпочечников. В промышлен-

ности фенол используют для получения фенолоформальдегидных смол и ряда красителей.

Увеличение групп –ОН в фенолах увеличивает их активность в р-циях SЕ. Такие фенолы очень легко окисляются, являясь хорошими восстановителями (гидрохинон в фотографии). Двухатомные фенолы легко окисляются под действием слабых окислителей [FеС13, Аg2О, Сu(ОН)2] и даже кислородом воздуха, образуя хиноны. Последние легко восстанавливаются в дигидрохиноны:

Многие биологические вещества содержат «хиноидную» систему: витамин К2 (фактор свертываемости крови), окислительно-восстановительные ферменты тканевого дыхания – убихиноны.

Тиоспирты и тиоэфиры

Их можно рассматривать как производные Н2S, где один или оба атома Н замещены на радикал:

Пропантиол содержится в луке.

Поляризуемость атома S >, чем атома О, т.к. радиус атом S >, чем атома О, однако ЭО атома S >, чем атома О. Связь S – H менее полярна, чем О – Н, поэтому поэтому Н притягивается слабее к атому S, следовательно, тиолы более сильные к-ты, чем спирты (в 3 – 4 раза).

Химические св-ва

1. Тиолы диссоциируют:

RS – H RS + H+, рК 11

2. Тиолы взаимодействуют с щелочами и солями тяжелых Ме:

RS – H + NaOH RS – Na + H2O

Алкилтиолят

натрия, меркаптид натрия

С солями ртути (II) образуются нерастворимые соли. На этом основано применение тиолов при отравлении солями Нg, As, Bi, Cr, Pb, Zn, Cd и др.

Лекарственный препарат БАЛ (британский антилюизит) – дитиоглицерин, или 2,3-димеркаптопропанол.

Унитиол – 2,3-димеркаптопропансульфонат натрия – в виде 5%-ного раствора с рН 3-5 широко применяется в медицине при отравлении солями тяжелых Ме. Группы – SH вступают в р-цию с ядами в крови тканях, образуя нетоксичные комплексы и выводятся с мочой. Унитиол < токсичен, чем БАЛ.

3. Подобно спиртам тиолы образуют простые и сложные эфиры, однако, как правило, не с к-той, а с ее производными:

4. Окисление тиолов отличается от окисления спиртов. Тиолы легко окисляются и в мягких условиях образуют дисульфиды:

I2

2R – SH R–S–S–R

2НI

Роль в организме

Многие ОВ реакции в организме основаны на р-ции тиол дисульфид.

1)Образование –SH и –S–S– связей определяет структуру белков.

2)Превращение цистеина в цистин:

Трипептид глютатион ( -глютамилцистеинилглицин) входит в состав активного центра ОВ ферментов и содержит цистеин.

3)Прямые и кудрявые волосы – основа завивки – результат содержания и превращения цистеина в цистин.

4)Лекарственный препарат тетурам, применяемый при лечении алкоголизма, содержит дисульфидную группу. Действие тетурама основано на его способности задерживать окисление этанола на уровне ацетальдегида (видимо, блокируя фермент ацетальдегидоксидазу). Последний, накапливаясь в организме, вызывает крайне неприятные ощущения (появляется покраснение, жар, затруднение дыхания, шум в голове, серцебиение, чувство страха, понижается артериальное давление).

5)При жестком окислении тиолов образуются сульфокислоты, а из них при действии щелочей – алкилсульфонаты:

Сульфокислоты – сильные кислоты, рК 1.

Если R = высший алкил, то это – синтетические моющие средства. Ароматические сульфок-ты – основа для синтеза лекарственных сульфа-

ниламидных препаратов.

При окислении сульфидов образуются сульфоксиды:

Диметилсульфоксид (ДМСО)

ДМСО – сильнейший растворитель, ускоритель проникновения через кожу лекарственных соединений.

Липоевая к-та – природный дисульфид, который вместе с коферментом А (кофермент ацилирования) является важной частью ферментов при окислении предельных высших карбоновых к-т до уксусной к-ты.

Используемая литература:

1.Биоорганическая химия: учебник / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков, С.Э. Зурабян. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 416 с.;

2.Органическая химия: учеб. Пособие для вузов/ А.М. Ким. – 4-е изд., испр. И доп. – Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2004. – 844 с.

Метиламин, диметиламин, триметиламин – газы, хорошо растворимые в воде; средние члены гомологического ряда аминов – жидкости, высшие – твердые вещ-ва.

Амины в заметных количествах образуются при гниении органических остатков, содержащих белки. Ряд аминов образуется в организме человека и животных из -аминокислот под действием ферментов. Такие амины принято называть биогенными аминами.

Связи N – H, C – N полярны, однако полярность NH связи больше, чем CN согласно различной ЭО атомов N, С, Н. Поэтому первичные и вторичные амины, подобно спиртам, склонны к образованию Н-связей.

Строение молекулы амина

Нуклеофильный и оснóвный центры

В связи с меньшей полярностью связи С – N (0,45 D) по сравнению с полярностью N – Н (1,3 D) для аминов не характерны р-ции замещения гр. NН2 – и кислотные св-ва.

Важнейшее св-во аминов связано с наличием свободной электронной пары у атома N и его способностью присоединять «+» частицы. С этим связано проявление аминами свойств оснований, т.е. присоединять Н+ от воды и кислот, а также вступать в р-ции алкилирования, ацилирования, выполняя при этом роль Nu.

Химические св-ва

I. Оснóвные св-ва

Амины более сильные основания, чем NH3. Это объясняется + I эффектом радикалов. Чем больше электронная плотность на атоме N, тем больше основность. Вторичные амины более сильные основания, чем первичные. Основность третичных аминов уменьшается, что объясняется экранирующим влиянием атома N тремя алкильными группами.

Поскольку ЭО атома N меньше ЭО атома О, амины образуют менее прочные ассоциаты, чем соответствующие спирты и имеют более низкие температуры кипения. Температура кипения этанола 78 оС, а этиламина – 17 оС.

При растворении в воде к аминам присоединяется Н+ от молекулы НОН, поэтому растворы аминов имеют щелочную р-цию:

..

СН3 N H2 + HOH [СН3 N H3]OH

Гидроксидметиламмония При действии к-т образуются соли:

Хлоридметиламмония

Щелочи разлагают соли аминов и выделяют свободные амины:

[СН3 N H3]Сl + NaOH NaCl + CH3NH2 + H2O

Особенно сильные оснóвные св-ва у чертвертичных аммониевых оснований, которые по силе соответствуют щелочам:

+

CH3

CH3 N CH3 OH CH3

Оснóвные св-ва ароматических аминов ослаблены за счет р, -сопряжения NH2 – группы с бензольным кольцом. Поэтому анилин образует соли только с сильными минеральными к-тами. Водный р-р анилина не изменяет окраску индикаторов.

II. Р-ции алкилирования и ацилирования

В этом случае амины проявляют нуклеофильные св-ва за счет электронной пары атома азота.

Аналогично идет образование третичных и четвертичных аминов.

Желтый

Нитрозоамины Нитрозоамины являются канцерогенными веществами. Нитраты в орга-

низме восстанавливаются до нитритов.

3) R3N: + НNO2 [R3NH]+NO2

Соль

При действии HNO2 на соли анилина образуется не фенол, а соли диазония (широко используемые в химии красителей), которые при нагревании выделяют азот N2 с образованием фенола:

[С6Н5 N H3]Cl + HONO [С6Н5 N N]Cl + 2Н2О

V.Р-ции по радикалу

Сульфаниловая к-та – важный продукт в синтезе лекарственных веществ (сульфаниламидных препаратов) и красителей.

OCH3

N

H2N SO2HN N

OCH3

Пиримидиновый

гетероцикл

Сульфаниламиды, являясь антиметаболитами n-аминобензойной к-ты (ПАБК), блокируют биосинтез фолиевой к-ты (витамин Вс), необходимой для нормального развития и размножения микроорганизмов. Сульфаниламиды имеют сходные геометрические параметры с ПАБК, что позволяет им встраиваться вместо последней в синтез фолиевой к-ты.

Используемая литература:

1.Биоорганическая химия: учебник / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков, С.Э. Зурабян. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 416 с.;

2.Органическая химия: учеб. Пособие для вузов/ А.М. Ким. – 4-е изд., испр. И доп. – Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2004. – 844 с.

ЛЕКЦИЯ 3

Тема: Биологически важные альдегиды и кетоны.

Цель лекции: изучение электронного, пространственного строения и химических свойств биологически важных альдегидов и кетонов.

Содержание лекции: Биологически важные альдегиды и кетоны. Строение, изомерия, химические свойства. Качественные реакции. Производные альдегидов и кетонов применяемые в медицине.

Многие биологически активные соединения (белки, углеводы, гормоны и пр.) содержат в своем составе >С=О – карбонильную группу.

Органические соединения, в молекулах которых имеется карбонильная группа, наз-ся карбонильными, или оксосоединениями. Такие соединения де-

Общая формула алифатических альдегидов и кетонов СnH2nO. Альдегиды и кетоны с одинаковым числом атомов С можно рассматривать как метамеры

(изомеры) – соединения, содержащие одну и ту же функциональную группу, но имеющие различное строение. Например, С3Н6О

Р-ции альдегидов и кетонов весьма схожи, что позволяет рассматривать их вместе.

Номенклатура

Альдегиды

1)Тривальная номенклатура использует название к-т, образующихся при окислении альдегидов, + слово «альдегид»;

2)МН использует окончание – АЛЬ

Кетоны

1)Рациональная номенклатура – название радикалов + слово «кетон»;

2)МН использует окончание –ОН с цифрой, указывающей местонахождение кетогруппы

Тривиальная номенклатура используется редко.

Изомерия

Для альдегидов характерна изомерия цепи, для кетонов – цепи и положения карбонильной группы.

Физические св-ва

Низшие альдегиды имеют резкий запах, растворимы в воде, высшие альдегиды имеют приятный запах (парфюмерия), не растворимы в воде, но растворимы в органических растворителях.

Строение

C O