Ртутное сердце (амеба).

В емкости с полукруглым дном (часовое стекло) смешать 2 мл конц. азотной кислоты с 12 мл воды (разбавление 1:6), добавить каплю металлической ртути, а рядом поместить кристалл или кусочек бихромата калия. Будут наблюдаться периодические подергивания капли металла.

Лабораторная работа №10

Оптическая активность биомолекул.

Цель: ознакомиться с явлением оптической активности биомолекул и поляризационным методом ее определения.

Введение.

Подавляющее большинство сложных молекул, содержащих более трех атомов, не имеют плоскости и центра симметрии. Такие молекулы дисимметричны, хиральны ("хиральность"- несовпадение некоторой структуры с ее зеркальным отражением). Хиральные вещества могут фигурировать в двух формах – правой и левой. Эти две конфигурации нельзя совместить друг с другом никаким поворотом системы как целого в пространстве, они относятся друг к другу, как правая и левая рука.

Хиральность – свойство объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале. В химии рассматривается хиральность индивидуальных молекул и их агрегатов. Хиральные молекулы существуют в виде пар энантиомеров, различающихся только знаком оптического вращения, которое связано с конфигурацией.

В мире биологических молекул чаще всего приходится встречаться с хиральностью, определяемой так называемым асимметричным атомом углерода, обычно отмечаемым звездочкой. В насыщенных органических соединениях четыре валентных связи углерода расположены под тетраэдрическими углами друг к другу. Если две валентности из четырех связывают одинаковые группы, как, например, в молекуле СХ₂YZ, то плоскость СYZ является плоскостью симметрии и хиральность отсутствует. Атом углерода асимметричен, если все четыре группы, с которыми он связан, различаются - С^XYZV (например, приведенная ниже на рисунке молекулаCHClBrI). Такая молекула не имеет ни плоскости, ни центра симметрии. Поэтому большинство аминокислот обладают хиральностью. В обычном химическом синтезе из исходных симметричных молекул синтезируемое вещество всегда получается в виде рацемической смеси, содержащей по 50 % правого и левого антипода. Это следует из второго начала термодинамики, поскольку рацемат отвечает максимальной энтропии.

Удельное вращение вещества [] – это вращение раствора вещества, выраженное в градусах при его концентрации, равной 1 г/мл, и при толщине слоя раствора, равнойLдм. Практически обычно пользуются более разбавленными растворами (концентрацией С) и более короткими трубками (длинойL). Правое вращение обозначают знаком «+», а левое – знаком «-». Наблюдаемое вращениепересчитывают на удельное по формуле:

[]·С·L=

Для обозначения пространственной структуры химических соединений применяется специальная стереохимическая номенклатура. (Правила ИЮПАК, раздел Е)

Наиболее общий подход к обозначению конфигурации энантиомеров – использование R,S–системы. В основе этой системы лежит правило последовательности, которое однозначно устанавливает старшинство заместителей (старшинство численно равно заряду ядра). Старшими считаются те из них, у которых с рассматриваемым хиральным элементом (например, асимметричным атомом углерода, двойной связью, циклом) непосредственно связан атом с бóльшим атомным номером. Если эти атомы одинаковы по старшинству, то рассматривают “второй слой”, в который входят атомы, связанные с атомами “первого слоя”, и т.д., до появления первого различия; номера атомов, связанных двойной связью, при определении старшинства удваивают. Перечень заместителей в порядке возрастания старшинства для 75 радикалов приведен ниже:

H;CH₃;C₂H₅;C₃H₇;C₄H₉;C₅H₁₁;C₆H₁₃; (CH₂)₂CH(CH₃)₂;CH₂CH(CH₃)₂;CH₂CH=CH₂;CH₂C(CH₃)₃;CH₂CCH;CH₂C₆H₅;CH(CH₃)₂;CH=CH₂;CH(CH₃)C₂H₅;C₆H₁₁;CH=CHCH₃;C(CH₃)₃;C(CH₃)=CH₂;CCH;C₆H₅; п-C₆H₄CH₃; п-C₆H₄NO₂; м-C₆H₄CH₃; 3,5 -C₆H₃(CH₃)₂; м-C₆H₄NO₂; 3,5 -C₆H₃(NO₂)₂; СCСH₃; о-C₆H₄CH₃; 2,6 -C₆H₃(CH₃)₂;C(C₆H₅)₃; о-C₆H₄NO₂; 2,4 -C₆H₃(NO₂)₂; С(О)Н; С(О)CH₃; С(О)C₆H₅; СООН; СООСН₃; СООС₂Н₅; СООСН₂C₆H₅; трет- СООС(СН₃)₃;NH₂;NH₃⁺;NHСН₃;NHС₂Н₅;NHС₆Н₅;NHC(O)СН₃;NHC(O)С₆Н₅;NHC(O)OCH₂С₆Н₅;N(СН₃)₂;N(С₂Н₅)₂;N(СН₃)₃⁺;N=NС₆Н₅;NO;NO₂;OH;OСН₃;OС₂Н₅;OCH₂С₆Н₅;OС₆Н₅;OC(O)H;OC(O)CH₃;OC(O)С₆Н₅;OS(O)CH₃;OS(O₂)CH₃;F;SH;SCH₃;S(O)CH₃;S(O₂)CH₃;S(O₂)OH;Cl;Br;I.

Обозначение R (от латинского слова rectus – правый) получает тот из энантиомеров, в котором при рассмотрении модели со стороны, противоположной младшему заместителю, старшинство остальных заместителей падает по часовой стрелке. Падение старшинства против часовой стрелки соответствует S-обозначению (от латинского sinister – левый).

R-бромиодхлорметан S-2-хлор-2-метилмасляная кислота

Для углеводов, -гидроксикислот,-аминокислот, широко используют также D,L – систему, основанную на сравнении конфигурации рассматриваемого асимметричного центра с конфигурацией соответствующего энантиомера глицеринового альдегида.

Исторически сложилось, что исходным для L и D-ряда органических соединений служит глицериновый альдегид (альдотриоза).

СНО СНО

Н С^ОН НОС^Н

СН₂О СН₂О

D-(+)-глицериновый альдегид L-(-)-глицериновый альдегид

(правовращающий) (левовращающий)

R-глицериновый альдегид S-глицериновый альдегид

СОО^-СОО^-

Н С^NН₃⁺⁺Н₃NС^Н

СН₃СН₃