шпоры химия продолжение

№25

Карбоновыми кислотами называются соединения, содержащие в молекуле карбоксильную группу .

Карбоксильная группа определяет основность кислоты, поэтому в зависимости от количества карбоксильных групп различают одноосновные, двухосновные и многоосновные кислоты. Карбоновые кислоты бывают насыщенные и не насыщенные, а также алициклические и ароматические.

Изомерия насыщенных карбоновых кислот определяется строением углеводородного радикала; ароматических – строением радикала и положением карбоксильной группы. Для наименования карбоновых кислот применяются названия которые часто связаны с первыми источниками их получения: муравьиная, уксусная, стеариновая.

Физические свойства: муравьиная(метановая), уксусная (этановая) и пропиновая (пропановая) кислоты – подвижные жидкости с резким запахом; масляная(бутановая), валериановая (пентановая), капроновая (гексановая) кислоты – маслянистые жидкости с крайне неприятным запахом; бензойная кислота – твердое вещество, без цвета и запаха.

Химические свойства: одноосновные карбоновые кислоты, за исключением муравьиной кислоты,- слабые кислоты. Степень диссоциации их в водных растворах невелика и зависит от характера радикала. Связанного с карбоксильной группой. Основные химические превращения карбоновых кисл. Свзаны с проявлением кислотных свойств(образование солей), заменой группы ОН в кабоксильной группе кислоты на разнообразные группировки (CL, Br, NH2 и др.).

Способы получения: для получения ненасыщенных карбоновых кислот используют соединение, уже содержащие одну из функциональных групп.

34.Белки .— высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот.

В состав белков входят углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Белки обладают большой молекулярной массой: яичный альбумин — 36 000, гемоглобин — 152 000, миозин — 500 000. Для сравнения: молекулярная масса спирта — 46, уксусной кислоты — 60, бензола — 78.

Аминокислотный состав белков

Белки — непериодические полимеры, мономерами которых являются α-аминокислоты. Обычно в качестве мономеров белков называют 20 видов α-аминокислот, хотя в клетках и тканях их обнаружено свыше 170.

В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме человека и других животных, различают: заменимые аминокислоты — могут синтезироваться; незаменимые аминокислоты — не могут синтезироваться. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержат весь набор аминокислот; неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми. Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными. Простетическая группа может быть представлена металлами (металлопротеины), углеводами (гликопротеины), липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины).

Все аминокислоты содержат: 1) карбоксильную группу (–СООН), 2) аминогруппу (–NH2), 3) радикал или R-группу (остальная часть молекулы). Строение радикала у разных видов аминокислот — различное. В зависимости от количества аминогрупп и карбоксильных групп, входящих в состав аминокислот, различают: нейтральные аминокислоты, имеющие одну карбоксильную группу и одну аминогруппу; основные аминокислоты, имеющие более одной аминогруппы; кислые аминокислоты, имеющие более одной карбоксильной группы.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как в растворе они могут выступать как в роли кислот, так и оснований. В водных растворах аминокислоты существуют в разных ионных формах. Белки – амфотерные электролиты. При определенном значении pH среды число положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка одинаково. Белки имею разнообразное строение. Есть белки нерастворимые в воде, есть белки легко раство- римые в воде. Есть белки малоактивные в химическом отношении, устойчивые к действию агентов. Есть белки крайне неустойчивые. Есть белки, имеющие вид ни-тей, достигающих в длину сотен нанометров; есть белки, имеющие форму шариков диаметром всего 5–7 нм. Они имеют большую молекулярную массу (104—107).

Химические свойства белков

1.Гидратация.

Процесс гидратации означает связывание белками воды, при этом они проявляют гидрофильные свойства: набухают, их масса и объем увеличивается. Набухание бел- ка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности бел- ковой макромолекулы гидрофильные амидные (–CO–NH–, пептидная связь), амин- ные (NH2) и карбоксильные (COOH) группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхность молекулы. Окружая белковые глобулы гидрат- ная (водная) оболочка препятствует устойчивости растворов белка. В изоэлектричес- кой точке белки обладают наименьшей способностью связывать воду, происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул происходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органических растворителей, например этило- вого спирта. Это приводит к выпадению белков в осадок. При изменении pH среды макромолекула белка становится заряженной, и его гидратационная способность ме- няется.

При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не текучи, упруги, обладают плас-тичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою фор- му. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (нап- ример, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией. Гидрофильные свойства белков имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма– полужидкое содержимое клетки. Сильно гидратированный студень–сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65% воды. Гидрофильность, главное качество зерна пшеницы, белков зерна и муки играет боль- шую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое полу- чают в хлебопекарном производстве, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала.

2. Денатурация белков.

При денатурации под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и других факторов) происходит измене- ние вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, то есть ее нативной пространственной структуры. Первичная структура, а следователь- но, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: сни- жается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая актив-ность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а, следовательно, он легче гидролизуется.

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатура- ция белков, степень которой зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработке пищевого сырья ,полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, суш- ке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). К денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии.

3.Пенообразование.

Процесс пенообразования–это способность белков образовывать высококонцент- рированные системы «жидкость–газ» ,называемые пенами. Устойчивость пены, в ко- торой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы и от кон- цнтрации,но и от температуры. Белки в качестве пенообразователей широко исполь- зуются в кондитерской промышленности(пастила, зефир, суфле).Структуру пены имеет хлеб, а это влияет на его вкусовые свойства.

4.Горение.

Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

5.Цветные реакции.

Ксантопротеиновая–происходит взаимодействие ароматических и гетероатомных циклов в молекуле белка с концентрированной азотной кислотой, сопровождаю- щеееся появлением желтой окраски;

Биуретовая – происходит взаимодействие слабощелочных растворов белков с раствором сульфата меди(II) с образованием комплексных соединений между ионами Cu2+ и полипептидами. Реакция сопровождается появлением фиолетово–синей окраски.;

при нагревании белков со щелочью в присутствии солей свинца выпадает черный осадок, который содержит серу.

6.Амфотерные свойства

В белках содержатся карбоксил и аминогруппа и при действии щелочей белок реагирует в форме аниона – соединяться с катионом щелочи, образуя соль альбу- минат:

При действии же кислот он становится катионом, образуя синтон7.Гидролиз белков.

Реакция гидролиза идет с образованием аминокислот.

24.Альдегиды и кетоны алифатического рядаНасыщенные альдегиды и кетоны.Номенклатура альдегидов и кетонов весьма многообразна. Используют как тривиальные названия, так и номенклатуру ИЮПАК. Поэтому многие карбонильные соединения имеют несколько названий.Тривиальные названия альдегидов происходят от названия кислот, в которые они превращаются при окислении. По заместительной номенклатуре ИЮПАК названия альдегидов образуют от названия углеводородов с тем же числом атомов углерода (включая углерод альдегидной группы), прибавляя суффикс -аль. Нумерацию главной углеродной цепи начинают с атома углерода альдегидной группы.Нередко в названиях альдегидов положения заместителей указывают греческими буквами б, в, г и т д. При этом буквой б обозначают атом углерода, соединенный с альдегидной группой:Кетонную группу по заместительной номенклатуре обозначают суффиксом -он и цифрой обозначают атом углерода, входящий в кетогруппу. Нумерацию проводят таким образом, чтобы атом углерода карбонильной группы получил меньший номер.По радикало-функциональной номенклатуре названия кетонов состоят из названия углеводородных остатков в порядке алфавита и суффикса –кетон.Способы получения 1. Реакция окисления спиртов. Первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные -- до кетонов2. Реакция гидратации алкинов (реакция Кучерива). В условиях ре акции Кучерова из ацетилена образуется уксусный альдегид, все гомологи ацетилена дают кетоны 3. Реакция гидролиза дигалогеналканов. При гидролизе геминальных дигалогеналканов с атомами галогена у первичного атома углерода образуются альдегиды, а у вторичного – кетоны 4. Реакция термического разложения солей карбоновых кислот Из смешанной соли муравьиной и другой карбоновой кислоты при термическом разложении (пиролизе) получают альдегиды, а в остальных случаях образуются кетоны5. Реакция прямого карбонилирования (оксосинтез). В промышленности альдегиды получают взаимодействием алкенов с оксидом углерода (II) и водородом при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора. Физические свойства Насыщенные альдегиды и кетоны являются бесцветными жидкостями со своеобразным запахом (формальдегид -- газ с острым запахом). Карбонильные соединения имеют более низкие температуры кипения, чем соответствующие спирты, т. к. не способны образовывать водородные связи.Кетоны являются хорошими растворителями. Высшие альдегиды обладают цветочным запахом и широко применяются в парфюмерии.Альдегиды раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, пагубно влияют на нервную систему. С увеличением числа атомов углерода в молекуле раздражающее действие ослабевает. Ненасыщенные альдегиды обладают более сильным раздражающим действием, чем насыщенные.Химические свойства.Химические свойства альдегидов и кетонов определяются наличием в их молекуле карбонильной группы, которая является сильно полярной группой и имеет значительную поляризуемость.Карбонильная группа образована из двух атомов с сильно различающимися электроотрицательностями. Атом углерода карбонильной группы находится в состоянии sp2-гибридизации и связан с тремя окружающими его атомами у-связями, расположенными в одной плоскости под углом 120°. Негибридизованная р-орбиталь атома углерода перекрывается с р-орбиталью атома кислорода, образуя р-связь.Атом кислорода, как более электроотрицательный элемент, притягивает к себе р- и у-электроны. В результате этого двойная связь карбонильной группы сильно поляризована, на атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд, а на атоме углерода -- частичный положительный:Благодаря такой поляризации альдегиды и кетоны способны вступать в реакцию с нуклеофильными реагентами, которые атакуют атом углерода карбонильной группы. Альдегиды, как правило, более реакционноспособны, чем кетоны. Поскольку алкильные радикалы за счет +/- эффекта уменьшают положительный заряд на атоме углерода карбонильной группы, наличие в молекуле кетона двухалкильных групп приводит к большему понижению положительного заряда, чем в молекуле альдегида. Непредельные альдегидыВ непредельных альдегидах карбонильная группа связана с углеводородным радикалом, содержащим кратную связь. Положение двойной связи в углеводородном радикале обозначают греческими буквами. В соответствии с этим различают б,в- или в,г- и т. д. непредельные альдегиды:Наибольший интерес представляют б, в-непредельные альдегиды у которых двойная связь сопряжена с карбонильной группой.Для непредельных альдегидов характерны реакции карбонильных соединений, а также ненасыщенных углеводородов.Альдегиды, содержащие в своей структуре сопряженную систему, имеют ряд особенностей, отличающих их от остальных альдегидов. Присоединение галогеноводородов и воды протекает против правила Марковникова.Непредельные альдегиды используются в синтезе ряда соединений, в том числе и лекарственных препар.

35Белки́ .Витамины.— сложные органические соединения, состоящие из аминокислот (более 80), из которых 22 наиболее распространены в пищевых продуктах. Белки выполняют множество жизненно важных функций в человеческом организме:

служат материалом для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов и большинства гормонов, гемоглобина и других соединений;

формируют соединения, обеспечивающие иммунитет к инфекциям;

участвуют в процессе усвоения жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов.

Значение белков для человека.

В отличие от жиров и углеводов, белки не накапливаются в резерве и не образуются из других пищевых веществ, являясь незаменимой частью пищи. При недостатке белков возникают серьезнейшие нарушения работы желез внутренней секреции, состава крови, ослабление умственной деятельности, замедление роста и развития детей, снижение сопротивляемости к инфекциям. Как источник энергии белки имеют второстепенное значение, поскольку могут быть заменены жирами и углеводами.

В организме человека белки образуются непрерывно из аминокислот, поступающих с пищей. Выделяют две группы аминокислот:

незаменимые аминокислоты (лизин, триптофан, метио-нин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, фенил-аланин) в организме не синтезируются и должны в обязательном порядке поступать с пищей. Содержатся они в основном в продуктах животного происхождения;

заменимые аминокислоты (аргинин, цистин, тирозин, алан им и другие), которые синтезируются в организме человека из других аминокислот.

В зависимости от аминокислотного состава выделяют полноценные (содержащие все 8 незаменимых аминокислот) и неполноценные белки. Источником первых являются мясо, рыба, птица, яйца и молочные продукты. Растительная пища содержит в основном неполноценные белки.

При организации питания следует иметь в виду, что из белков животных продуктов в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, из растительных — 60-80%.

Наиболее быстро перевариваются белки молочных продуктов и рыбы, затем мяса (говядины быстрее, чем свинины и баранины), далее хлеба и круп, причем быстрее — белки пшеничного хлеба из муки высших сортов и манной крупы. Последнее имеет большое значение для лечебных диет, но не для питания здорового человека.

Рациональное питание подразумевает сочетание животных и растительных продуктов, улучшающее сбалансированность аминокислот. Вреден длительный избыток белка в питании, ведущий к перегрузке печени и почек продуктами его распада, перенапряжению секреторной функции пищеварительного аппарата, усилению гнилостных процессов в кишечнике, накоплению продуктов азотистого обмена со сдвигом кислотно-основного состояния организма в кислую сторону. Поэтому при недостаточности почек и печени, подагре и некоторых других заболеваниях потребление белка ограничивают или даже временно исключают. Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов.

Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ.

Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека. Поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения составляют витамин К, достаточное количество которого в норме синтезируется в толстом кишечнике человека за счёт деятельности бактерий, и витамин В3, синтезируемый бактериями кишечника из аминокислоты триптофана.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина — гиповитаминоз, отсутствие витамина — авитаминоз, и избыток витамина — гипервитаминоз.

Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые — A, D, E, F, K и водорастворимые — все остальные (B, C и др.). Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём их депо являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не депонируются (не накапливаются) и при избытке выводятся с водой. Это объясняет то, что гиповитаминозы довольно часто встречаются относительно водорастворимых витаминов, а гипервитаминозы чаще наблюдаются относительно жирорастворимых витаминов.

Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не включаются в структуру тканей и не используются организмом в качестве источника энергии (не обладают калорийностью).

Витами́ны (от лат. vita -«жизнь») — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической

26.Непредельные одноосновные карбоновые кислоты…

Общая формула одноосновных карбоновых кислот R—COOH. Пример двухосновной кислоты - щавелевая кислота HOOC—COOH.

По типу радикала карбоновые кислоты делятся на предельные (например, уксусная кислота CH3COOH), непредельные [например, акриловая кислота CH2=CH—COOH, олеиновая CH3—(CH2)7—CH=CH—(CH2)7—COOH] и ароматические (например, бензойная C6H5—COOH). Одноосновные непредельные кислоты - производные ненасыщенных углеводородов, у которых один атом водорода замещен карбоксильной группой.

Номенклатура, изомерия.

В группе непредельных кислот наиболее часто используют эмпирические названия: СН2=СН-СООН - акриловая (пропеновая) кислота, СН2=С(СН3)-СООН - метакриловая (2-метилпропеновая) кислота. Изомерия в группе непредельных одноосновных кислот связана с:

а) изомерией углеродного скелета;

б) положением двойной связи;

в) цис-транс-изомерией.

Способы получения.

1. Дегидрогалогенирование галогенозамещенных кислот:

СН3-СН2-СНСl-СООН ---KOH(конц)---> СН3-СН=СН-СООН

2. Дегидратация оксикислот:

НО-СН2-СН2-СООН -> СН2=СН-СООН

Физические свойства.

Низшие непредельные кислоты - жидкости, растворимые в воде, с сильным острым запахом; высшие - твердые, не растворимые в воде вещества, без запаха.

Химические свойства.

Химические свойства непредельных карбоновых кислот обусловлены как свойствами карбоксильной группы, так и свойствами двойной связи. Специфическими свойствами обладают кислоты с близко расположенной от карбоксильной группы двойной связью - альфа, бета-непредельные кислоты. У этих кислот присоединение галогеноводородов и гидратация идут против правила Марковникова:

СН2=СН-СООН + НВr -> СН2Вr-СН2-СООН

При осторожном окислении образуются диоксикислоты:

СН2=СН-СООН + [О] + Н20 -> НО-СН2-СН(ОН)-СООН

При энергичном окислении происходит разрыв двойной связи и образуется смесь разных продуктов, по которым можно установить положение двойной связи. Олеиновая кислота С17Н33СООН - одна из важнейших высших непредельных кислот. Это - бесцветная жидкость, затвердевает на холоде. Ее структурная Отдельные представители непредельных одноосновных кислот

Акриловая кислота CH2=CH—COOH.

Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом; Большое значение имеют эфиры акриловой к-ты, применяемые в производстве пластических масс. Нитрил акриловой кислоты -акрилонитрил CH2=CH—C=N применяют в производстве одного из видов синтетического каучука (СКН). В присутствии кaтализаторов акрилонитрил полимеризуется с образованием высокомолекулярной смолы полиакрилонитрила:

Из полиакрилонитрила получают синтетическое волокно нитрон (или орлон) – один из видов искусственной шерсти. В текстильной промышленности его используют как непосредственно, так и в комбинации с др. волокнами – для выработки трикотажа, костюмных и различных технических тканей.

Метакриловая кислота (a-метилакриловая).

Ее формула CH2=C(CH3)-COOH. Представляет собой бесцветную жидкость с менее резким запахом, чем у акриловой кислоты;Ценным продуктом является метиловый эфир метакриловой кислоты, применяемый для получения пластических масс (органического стекла).

Высшие непредельные кислоты

Наиболее важна олеиновая кислота В очищенном виде олеиновая кислота – масленистая жидкость;).

В виде эфира с глицерином олеиновая кислота входит в состав почти всех жиров животного и растительного происхождения и может быть выделена при их гидролизе. Особенно высоко содержание олеиновой кислоты в оливковом («прованском») масле – до 80 %.

Присоединяя по месту двойной связи водород (в присутствии катализаторов Ni, Pt), олеиновая кислота превращается в стеариновую кислоту: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH ¾® CH3(CH2)16-COOH

Калиевые и натриевые соли олеиновой кислоты (мыла) применяют в технике, например для мытья шерсти и др.

еще более непредельные (по сравнению с олеиновой) кислоты – линолевая и линоленовая

линоленовая кислота

Обе кислоты в виде эфира с глицерином, подобно олеиновой кислоте, входят в состав многих растительных масел. Особенно много их в т.н. высыхающих маслах; например, в льняном масле – до 25 % линолевой и до 58 % линоленовой кислоты (линолевая и линоленовая кислоты – незаменимые высоконепредельные кислоты жиров, необходимы для профилактики и лечения склероза сосудов и гипертонии).формула: СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН.

(к витаминам)

природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путем синтеза, либо получая из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона[1]. Витамины содержатся в пище (или в окружающей среде) в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.