метода по химии 1 часть

51

При образовании функциональных производных карбоновых кислот мы сталкиваемся с двумя видами кислотных радикалов:

Названия функциональных производных строятся по названию кислотных радикалов.

3. Реакции с участием радикалов монокарбоновых кислот. Углеводородные радикалы в карбоновых кислотах проявляют типичные химические свойства, соответствующие их природе: замещение – в насыщенных и ароматических углеводородных остатках кислот; присоединение, окисление, полимеризация – в

Это объясняется появлением СН – кислотного центра у - атома углерода под действием

– I эффекта карбоксильной группы. Реакция используется для получения гетерофункциональных кислот - -окси и -аминокислот;

б) реакции присоединения к ненасыщенным кислотам: если в ненасыщенных кислотах карбоксильная группа вступает во взаимодействие с двойной связью, образуя систему сопряжения, то благодаря –М эффекту СООН – группы вся -система смещена в сторону СООН – группы, что приводит к нарушению правила Марковникова в реакциях присоединения по двойной связи в углеводородном радикале:

54

3. С–Н – кислотность в малоновой кислоте.

В малоновой кислоте водородные атомы метиленовой группы –СН2– очень подвижны:

НООС СН2 СООН

В эфирах малоновой кислоты они легко замещаются атомами щелочных металлов действием, например, натрия или алкоголята натрия с образованием натрий – малонового эфира:

Гидролиз – это расщепление связи при участии молекулы воды.

Эйкозаноиды – кислородсодержащие производные эйкозаполиеновых кислот, то есть неразветвленных карбоновых кислот кислот С20 с двумя и более двойными связями, разделенными метиленовой группой

55

Простаноиды (простангландины, простациклины, тромбоксаны) и лейкотриены –

группы эйкозаноидов, обладающие высокой биологической активностью и широким спектром действия.

Реакция этерификации – взаимодействие карбоновых кислот со спиртами, приводящее к образованию сложных эфиров.

Амиды R-CONH2 – это функциональные производные карбоновых кислот, в карбоксильной группе которых гидроксил заменен на аминогруппу.

Сложные эфиры R’-COOR – это функциональные производные карбоновых кислот, в карбоксильной группе которых гидроксил заменен остатком спирта или фенола (-OR). Ангидриды карбоновых кислот (R-CO)2O– продукты отщепления воды от двух молекул кислоты.

Галогенангидриды карбоновых кислот R-COHal– это функциональные производные карбоновых кислот, в карбоксильной группе которых гидроксил заменен на галоген (Hal)

Тема 5. ЛИПИДЫ

Цель занятия: сформировать представление о структуре, свойствах и биологических функциях липидов; научиться устанавливать взаимосвязь между их химическим строением и свойствами.

Конкретные задачи

1.Студент должен знать: строение омыляемых и неомыляемых липидов; схему их образования из более простых компонентов; классификацию омыляемых липидов на основе их состава и неомыляемых – на основе строения их углеводородного остова.

2.Студент должен уметь: на основе структуры липидов описывать их физикохимические и биологические свойства.

Мотивация. Знание темы необходимо для изучения в курсе биохимии обмена липидов в норме и при патологии, а также для изучения механизма физиологического действия стероидных гормонов, желчных кислот, жирорастворимых витаминов.

Вопросы для самоподготовки

1.Что такое липиды? Классификация липидов.

2.Простые омыляемые липиды: воски, жиры и масла. Строение и свойства.

3.Сложные омыляемые липиды: фосфо- и гликолипиды. Взаимосвязь их структуры

ифункций.

4.Классификация неомыляемых липидов. Терпены и стероиды.

5.Строение, номенклатура и свойства стеринов (холестерин, эргостерин), желчных кислот, стероидных гормонов.

Этапы занятия и контроль усвоения знаний

Продолжительность занятия – 4 часа.

56

Содержание этапов занятия

1-й этап. Проверка преподавателем письменного выполнения домашнего задания: ответы на вопросы «Домашнее задание».

2-й этап. Написание тест-контроля по предложенным билетам и оценка его результатов по пятибалльной системе (0–5 баллов).

3-й этап. Устный опрос студентов у доски. Обсуждение понятий «Липиды», «Терпены», «Стероиды». Рассмотрение классификации стероидов на основе их углеводородного остова. Стереохимия стероидов. Решение задач по составлению формул стероидов на основае их систематических названий.. Обсуждение взаимосвязи структуры и функций стероидов.

4-й этап. Выставление оценок за работу на занятии по пятибалльной системе. Разбор допущенных ошибок. Ответы на вопросы студентов. Домашнее задание к следующему занятию.

Теория

Липиды – это разнообразные по химическому строению низкомолекулярные органические вещества, плохо растворимые в воде, но растворимые в неполярных органических растворителях (эфире, хлороформе, бензоле и других)

Биологические функции липидов многочисленны: жиры образуют резервы питательных веществ; фосфо- и гликолипиды, а также холестерин являются структурными и рецепторными компонентами клеточных мембран, передатчиками биологических сигналов, т. е. биорегуляторами.

По способности гидролизоваться в щелочной среде липиды классифицируются на омыляемые и неомыляемые.

Омыляемые липиды

Омыляемые липиды гидролизуются в щелочной среде с образованием солей жирных кислот (мыл). Они могут быть двухкомпонентными (простыми) или многокомпонентными (сложными).

Жирные кислоты

Обязательным компонентом всех омыляемых липидов являются жирные кислоты. Природные жирные кислоты, как правило, содержат четное число атомов углерода (от 4 до 22, чаще 16 или 18). Они могут быть насыщенными, моно- и полиненасыщенными.

57

Насыщенные жирные кислоты имеют зигзагообразную конформацию радикала. Ненасыщенные содержат двойные связи в цис-конфигурации; двойные связи в полиненасыщенных жирных кислотах находятся в несопряженном положении и разделены, как правило, одной метиленовой группой.

Жирные кислоты, окисляясь, обеспечивают клетки энергией. Полиненасыщенные жирные кислоты имеют особое значение. В организме человека и высших животных они не синтезируются, поэтому их называют незаменимыми, а смесь линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот используют под названием витамин «F». Эти кислоты являются предшественниками регуляторных веществ: простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов и простациклинов.

O

Воски входят в состав жира, покрывающего кожу, шерсть, перья животных и птиц; защищают поверхность листьев и стволов растений.

Например, из пчелинового воска выделен мирицилпальмитат:

O

C15H31 - C

O C31H63

59

Триацилглицерины (жиры и масла) – сложные эфиры высших жирных кислот и

трехатомного спирта глицерина:

O

CH2 - O - C - R1

O

CH - O - C - R2

O

CH2 - O - C - R3

Жирные кислоты, входящие в состав триацилглицеринов, определяют их физикохимические свойства. Температура плавления жиров понижается с уменьшением длины цепи и увеличением степени ненасыщенности радикалов жирных кислот.

Растительные триацилглицерины (масла), в состав которых входят моно- и полиненасыщенные жирные кислоты – жидкие при комнатной температуре. Животные жиры (сало) обычно содержат значительное количество насыщенных кислот, при комнатной температуре они твердые.

Однако жиры, выделенные из разных органов одного и того же организма, различаются по жирнокислотному составу: в жирах печени больше ненасыщенных, а в подкожной жировой клетчатке – больше насыщенных жирных кислот.

Степень ненасыщенности жиров оценивается йодным числом.

Йодное число – это масса йода в граммах, взаимодействующего со 100 г жира:

O

CH2 - O - C - (CH2)7 - CH -=CH - (CH2)7 - CH3

O

CH - O - C -(CH2)7 - CH=CH - (CH2)7 - CH3 +2J2

O

CH2 - O -C - C17H35

O

CH2 - O - C - (CH2)7 - CHJ - CHJ - (CH2)7 - CH3

O

CH - O - C -(CH2)7 - CHJ - CHJ - (CH2)7 - CH3

O

CH2 - O -C - C17H35

Йодное число растительных масел выше, чем жиров животного происхождения.

60

Растительные масла используются для получения маргарина. В основе этого процесса лежит реакция гидрогенизации триацилглицеринов:

Жиры обладают всеми свойствами сложных эфиров (см. предыдущее занятие). Наиболее важной реакцией триацилглицеридов является их гидролиз, протекающий в кислой, щелочной средах, при длительном нагревании с водой или под действием ферментов липаз.