Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4605 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Гродненский государственный медицинский университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

posobia2 / Лекции по биоорганической химии (2011 г

.).pdf
Скачиваний:
152
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
2.12 Mб
Скачать
☆

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

 

COOH

фенилаланин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(незаменимая аминокислота)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гидроксилаза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

 

COOH

тирозин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гидроксилаза

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

COOH

3,4-дигидроксифенилаланин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3,4-ДОФА)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

декарбоксилаза

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

CH2

 

 

 

 

NH2

дофамин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дофамин- -оксидаза

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

CH2

 

 

 

 

NH2

норадреналин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N-метилтрансфераза

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3 адреналин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

CH2

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидрокси- и аминокислоты, как гетерофункциональные соединения, проявляют типичные свойства как карбоновых кислот, так и свойства спиртов или аминов. Однако для них характерны и специфические реакции, обусловленные взаимным расположением функциональных групп.

При нагревании -аминокислоты подвергаются межмолекулярной дегидратации с образованием устойчивых шестичленных гетероциклов – дикетопиперазинов :

121

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

C

OH

 

H

 

 

N

T

 

 

 

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

CH

 

 

+

 

 

 

 

 

CH

 

CH3

H3C

 

 

 

 

 

 

 

CH3 +

2 H O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

N

H

HO

 

 

C

 

 

 

HN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-аланин

 

 

 

 

 

дикетопиперазин

 

(2-аминопропановая кислота)

 

 

(циклический диамид)

 

При нагревании -гидроксикислоты образуют лактиды как результат межмолекулярного отщепления воды:

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

C

OH

 

 

H

 

 

O

T

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

CH3

H

C

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

2 H O

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

O

H

HO

 

 

C

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

молочная кислота

 

 

 

 

 

лактид

 

 

 

(2-гидроксипропановая кислота)

(циклический сложный диэфир)

 

При нагревании -гидроксикислот с серной кислотой происходит их превращение в карбонильное соединение и муравьиную кислоту, которая дальше разлагается на угарный газ и воду:

CH3

OH

H SO , T

 

 

 

 

 

O

 

CO

 

 

 

C

2

4

CH3

 

 

C

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HCOOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

COOH

 

 

 

 

 

 

H

 

H2O

 

CH3

OH

H SO , T

 

 

 

 

 

O

CO

 

 

 

C

2

4

CH3

 

 

C

+

 

 

 

 

 

 

 

 

HCOOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

3

COOH

 

 

 

 

 

 

CH3

 

H O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Нагревание

-амино-

и

 

 

-гидроксикислот

ведет

к

внутримолекулярному отщеплению аммиака или воды и образованию

, -непредельных кислот:

122

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

CH

CH

COOH

CH

 

CH

 

 

CH

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- NH

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-аминобутановая кислота

 

бутен-2-овая кислота

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

CH2

 

CH

CH

COOH

H3C

 

 

 

CH2

 

CH

 

CH

 

COOH

 

 

- H O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-гидроксипентановая кислота

пентен-2-овая кислота

Легкость отщепления NH3 или H2O обусловлена возникновением в-положении С-Н кислотного центра из-за влияния двух электроноакцепторных заместителей.

Нагревание -амино и -гидроксикислот приводит к образованию пятичленных гетероциклов – лактамов и лактонов - в результате

внутримолекулярной дегидратации:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

OH H

 

 

T

O

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-аминомасляная кислота

 

 

 

 

 

лактам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4-аминобутановая кислота)

(циклический амид)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

H3C

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O + H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гидроксивалерьяновая кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

лактон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4-гидроксипентановая кислота)

 

(циклический сложный эфир)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оксокислоты часто встречаются в живых тканях, участвуют в

процессах метаболизма. Наибольшее значение имеют -

и

-

оксокислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

C

 

COOH

CH

 

 

C

 

 

CH

 

 

 

 

COOH HOOC

 

C

 

CH

 

 

 

COOH

HOOC

 

C

 

CH

 

 

CH

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

пировиноградная

 

ацетоуксусная

 

 

щавелевоуксусная

-кетоглутаровая

2-оксопропановая

3-оксобутановая

 

 

2-оксобутандиовая

2-оксопентандиовая

123

Как гетерофункциональные соединения, они проявляют свойства как кислот, так и кетонов или альдегидов:

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

CH

 

COOH

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,

t

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

CH3

 

C

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

NH

N

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

2

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

C

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

CH3

 

C

 

 

 

 

COONa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H,

+

 

 

 

-

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2O

 

 

CH3

 

C

 

 

COOCH3

 

 

 

 

 

 

 

Оксо-группа, содержащаяся в оксокислотах, являясь электроноакцепторным заместителем, усиливает их кислотные свойства за счет проявления отрицательных индуктивного и мезомерного (при наличии сопряженной системы) эффектов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

O

+ I

 

O

 

+ I

 

 

O

 

+ I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3 C

CH2

C

 

 

CH3

C

CH3 CH2

C

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O H

 

 

O

H

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

_I

 

 

 

 

_ I

_M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличение на атоме углерода карбоксильной группы, усиление кислотных свойств

При наличии двух карбоксильных групп в молекулах оксокислот более сильные кислотные свойства проявляет та карбоксильная группа, ближе к которой расположена оксогруппа. Из-за более близкого расположения электроноакцепторного заместителя на атоме углерода такой карбоксильной группы возникает больший частичный положительный заряд и связь О-Н поляризуется в большей степени, что приводит к усилению кислотности. Присутствие в молекулах двух сильных электроноакцепторных заместителей приводит к возникновению С-Н кислотного центра, благодаря которому для оксокислот характерна кето-енольная таутомерия.

124

 

 

O

 

OH

CH2

C COOH

 

H

CH2 C COOH

 

O

 

 

OH

CH3

C

CH

COOH

CH3 C CH COOH

 

O

H

 

OH

HOOC C

CH

COOH

HOOC C CH COOH

 

 

H

 

 

Обнаружить енольную форму кетокислот можно с помощью качественных реакций. При взаимодействии с FeCl3 енольный гидроксил (как и фенольный) дает характерное фиолетовое окрашивание, а при взаимодействии с бромной водой наблюдается ее обесцвечивание за счет протекания реакции по двойной связи.

Оксокислоты, в молекулах которых оксогруппа находится в - или-положениях, легко декарбоксилируются. -Оксокислоты подвергаются окислительному декарбоксилированию под действием мягких окислителей (Cu(OH)2, Ag2O и т.п.):

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

C

 

 

COOH

 

COOH

+ CO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HOOC

 

 

C

 

CH2

 

 

CH2

 

 

COOH

HOOC

 

CH2

 

CH2

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Оксокислоты

неустойчивы

и

самопроизвольно

декарбоксилируются при комнатной температуре.

 

 

 

 

H

 

O

 

H

 

 

O

 

 

O

O

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

C

C

+

C

 

CO2 +

HOOC C

CH3

 

 

 

 

HOOC

CH2

O

O

 

 

 

 

 

HOOC

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Легкость декарбоксилирования этих соединений обусловлена

синхронным

переносом

 

протона

от

карбоксильной

группы

к

125

карбонильной через образование внутримолекулярного переходного состояния.

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

O

 

 

O

H

O

 

 

 

OH

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

CH

 

CH2

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- CO

 

C

 

C

 

 

 

 

C

 

C

 

H3C

HOOC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

2

 

CH2

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

Ацетоуксусная кислота, образующаяся в организме в результате окисления -оксимасляной кислоты, декарбоксилируется аналогичным образом.

-Оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон объединяются в клиническом анализе в группу «кетоновых тел». В моче здорового человека кетоновые тела содержатся в ничтожно малых количествах (не более 0,01г в сутки). В моче больных сахарным диабетом содержание кетоновых тел намного больше. Наряду с сахарным диабетом, кетоновые тела выделяются с мочой при голодании, исключении углеводов из пищи. Кетоновые тела можно обнаружить с помощью галоформной реакции. В эту реакцию вступают соединения, имеющие ацетогруппу СН3-С(О)-.

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

3 I2, 3 NaOH

 

 

 

 

O

 

 

NaOH

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

C

 

 

 

R

I3C

 

 

 

C

 

 

R

CHI3

+ R

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 3 NaI, 3 H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ONa

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 I2, 3 NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NaOH CHI3

 

 

 

 

CH3

 

C

 

 

 

 

CH3

I3C

 

 

C

 

CH3

+ CH3

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

- 3 NaI, 3 H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

йодоформ

 

ONa

Галоформную реакцию используют в аналитических целях, констатируя образование йодоформа по характерному запаху.

126

Биологически активные гетероциклические соединения

Из огромного числа гетероциклических соединений необходимо отметить гетероциклические соединения, имеющие в своем составе один или несколько атомов азота. Эти соединения широко распространены в природе и являются структурной основой многочисленных физиологически активных веществ и лекарственных препаратов.

Пятичленные гетероциклы с двумя атомами азота

Представителями пятичленных гетероциклов с двумя атомами азота являются пиразол и имидазол:

 

пиридиновый атом азота

 

 

N

 

пиразол

N

имидазол

N

N

 

H

H

 

пиррольный атом азота

Оба соединения обладают ароматичностью, в единой сопряженной системе участвуют шесть электронов. Атомы углерода в сопряжение предоставляют по одному р-электрону, пиррольный атом азота в сопряжение отдает пару р-электронов, а пиридиновый атом азота – один р-электрон. Оба изомера обладают меньшей реакционной способностью в реакциях электрофильного замещения чем пиррол, что обусловлено электроноакцепторным характером пиридинового атома азота, уменьшающего электронную плотность в сопряженной системе. Оба гетероцикла проявляют амфотерные свойства, так как содержат

127

одновременно кислотный и основный центры. Пиридиновый атом азота проявляет основные свойства за счет неподеленной электронной пары, не участвующей в создании сопряженной системы, пиррольный атом выступает как N-Н кислотный центр. Для обоих соединений характерно образование межмолекулярных водородных связей и прототропная таутомерия:

 

 

 

 

 

 

4

3

 

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 N

 

 

 

 

 

 

N

N

H3C

5

 

3

1

 

N N

H

N

H3C

2

NH

H

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

4-метилпиразол

3-метилпиразол

Из-за быстрого перехода протона практически невозможно выделить в индивидуальном виде изомеры замещенного пиразола и имидазола. Имидазольный цикл является структурным элементом разнообразных природных соединений, наиболее важными из которых являются аминокислота гистидин и продукт ее декарбоксилирования гистамин.

N

 

 

 

 

CH2

 

 

CH

 

COOH

 

N

 

 

 

 

CH2

 

CH2

 

NH2

N

 

 

 

 

 

- CO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

гистидин

 

гистамин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гистидин выступает как катализатор в ферментативных реакциях за счет наличия в молекуле кислотного и основного центров. Гистамин принимает участие в передаче нервного возбуждения, активирует секрецию соляной кислоты слизистой желудка, снижает кровяное давление, при освобождении из связанного сотяния или введении в

организм вызывает болевые ощущения и отеки. Гистидин также снижает

128

гормональную активность коркового слоя надпочечников, в связи с чем применяется для лечения шизофрении.

Пиразольный цикл в составе природных соединений не обнаружен, однако структура пиразола лежит в основе жаропонижающих, болеутоляющих препаратов – антипирина, амидопирина, анальгина (первые два препарата сняты с производства и заменены более эффективными).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

CH3

(CH3)2N

 

 

CH3

 

 

N

 

 

CH3

O

 

 

 

N

CH3

O

 

 

N CH3

NaO3S

 

CH2

 

 

N CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

N

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C6H5

 

 

 

C6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

антипирин

амидопирин

 

 

анальгин

 

Структурной основой всех трех препаратов является пиразолон-5. Это соединение может существовать в виде трех таутомеров – двух кето-форм и енольной формы:

 

H

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

O

N

O

N

N

H

HO

N

N

 

N

 

 

 

 

 

 

H

 

H

 

 

 

H

Шестичленные гетероциклы с одним и двумя атомами азота Пиридин является -дефицитным ароматическим соединением из-

за наличия в цикле атома азота, проявляющего электроноакцепторные свойства.

129

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

Неподеленная пара р-электронов атома азота не участвует в сопряжении и ответственна за проявление пиридином основных и нуклеофильных свойств:

 

 

 

 

 

+ H+Cl-

 

 

 

 

-

+ H C Cl

-

 

Cl

3

 

Cl

 

 

 

N

N

N

 

N

 

H

 

 

CH3

При взаимодействии с кислотами неподеленная пара электронов атома азота предоставляется для образования связи с протоном, т.е. пиридин выступает как акцептор протона и проявляет основные свойства. Если пара электронов атома азота предоставляется для образования связи с любым другим электрофильным атомом, то пиридин в этом случае выступает как нуклеофил. Пиридиновый цикл содержится как в составе отдельных лекарственных препаратов, так и является структурной основой разнообразных природных соединений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

COOH

C

 

N

никотинамид

 

 

Cl

 

 

 

SOCl2

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

- H2O

-HCl,SO2

 

 

 

 

 

N

N

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

хлорангидрид

 

 

 

 

 

 

 

 

N(CH3)2

b-метилпиридин

никотиновая

никотиновой

 

 

 

 

диэтиламид

 

 

 

кислота

кислоты

 

 

 

 

 

 

N

никотиновой кислоты

 

 

 

 

 

 

(кордиамин)

Никотиновая кислота и ее амид являются формами витамина РР, использующегося для лечения пеллагры. Кордиамин является стимулятором ЦНС. Производные изоникотиновой кислоты

130

Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности