Лекция №5.

Карбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты – соединения, содержащие –СООН группу. Общая формула R–COOH.

Классификация кислот:

1. По количеству групп –СООН: 1–СООН – одноосновные

2–СООН – двухосновные и т.д.

2. По радикалу: предельные, непредельные, ароматические, циклические.

3. По другим функциональным группам: если есть (–С–) –оксо–кислоты, если (–NH₂–) –аминокислоты, (–ОН–) –оксикислоты.

Предельные одноосновные кислоты.

Н–СООН – метановая (муравьиная)

СН₃СООН – этановая (уксусная)

СН₃СН₂СООН – пропановая (пропионовая)

СН₃СН₂СН₂СООН – бутановая (масляная)

С₁₅Н₃₁СООН – пальмитиновая

С₁₇Н₃₅СООН – стеариновая

Строение карбоксильной группы.

Н δ–

↓ δ+ основный центр карбонильной группы

Н→С–

↑ ОН кислотный центр

Н

кислотный основный центр

центр электрофильный центр

Химические свойства.

1. разрыв связи

1. Диссоциация

+ Н⁺

ацилат ион

2. Образование (получение) солей (с металлами, оксидами, гидроксидами)

СН₃ + NaOH → CH₃ + H₂O

соль

2. разрыв связи.

Реакция S_N.

1. Получение сложных эфиров (реакция этерификации)

А) Н₂SO₄(к)

СН₃ + Н]ОС₂Н₅ → СН₃ + Н₂О

кислота спирт сложный эфир

Б) СН₃ + HSK_OA → СН₃ + Н₂О

тиоспирт ацетилкофермент А

участвует в углеводном и липидном обмене,

переносит ацетильную группу.

2. Получение ангидридов.

Р₂О₅

СН₃ СН₃ + Н₂О

СН₃ СН₃ ангидрид

3. Получение амидов.

t^o

СН₃ + NH₃ → CH₃ + H₂O

аммиак амид уксусной кислоты

3. Реакции S_R.

Легко замещается «Н» у α углеродного атома

α

СН₃ – СН₂ – СООН + Cl₂ → CH₃ – CH – COOH + HCl

Cl 2-хлорпропановая кислота

Непредельные карбоновые кислоты.

СН₂=СН–СООН – пропеновая (акриловая)

СН₂=СН–СН₂–СООН – бутеновая (винилуксусная)

СН₃–СН=СН–СООН – кортоновая

С₁₇Н₃₃СООН – олеиновая

С₁₇Н₃₁СООН – линолевая

С₁₇Н₂₉СООН – линоленовая

С₁₉Н₃₁СООН – арахидоновая

Свойства непредельных кислот.

I. Свойства группы –СООН:

А) диссоциация

Б) получение солей

В) получение амидов

Г) получение ангидридов

Д) получение эфиров

II. свойства двойной связи:

1. Присоединение Н₂

СН₂=СН–СООН + Н₂ → СН₃–СН₂–СООН

2. Присоединение галогенов (Cl₂, Br₂, I₂).

СН₂=СН–СООН + Cl₂ → СН₂Cl–СНCl–СООН

3. Присоединение HCl (не по правилу Марковникова)

δ–

δ+ δ– δ+

СН₂=СН + H⁺Cl^– → CH₂Cl–CH₂–COOH

4. Присоединение H₂О (не по правилу Марковникова)

δ+ δ–

СН₂=СН + H⁺OH^– → CH₂–CH₂–COOH

5. Окисление [O]

R–CH=CH–COOH R–CH–CH–COOH

Дикарбоновые кислоты.

Содержат две группы –СООН.

НООС–СООН – этандиовая (щавелевая)

НООС–СН₂–СООН – пропандиовая (малоновая)

НООС–СН₂–СН₂–СООН – бутандиовая (янтарная)

НООС–СН₂–СН₂–СН₂–СООН – пентандиеновая (глутаровая)

Свойства. Имеют те же свойства, что и одноосновные кислоты, только кислые свойства выражены сильнее.

1. Диссоциация идет в две стадии:

НООС–СООН НООС–СОО^– + Н⁺ Н⁺ + ^–ООС–СОО^– + Н⁺

2. Получение солей

НООС–СООН + NaOH → НООС–СООNa + H₂O

кислая соль

НООС–СООNa + NaOH → NaООС–СООNa + H₂O

средняя соль

3. Получение сложных эфиров

Н₂SO₄ (к) f

НООС–СООН + НОС₂Н₅ → HOOC + H₂O

t^о неполный эфир

НООС + HOC_2­H₅ → + Н₂О

полный эфир

4. Получение амидов.

НООС–СООН + NH₃ → НООС + Н₂О

неполный амид

НООС + NH₃ → + Н₂О

полный амид

5. Декарбоксилирование.

t^o

НООС–СН₂–СООН → СН₃–СООН+СО₂ ↑

6. Образование циклов.

t^o + Н₂О

Представители:

Н₂С₂О₄∙2Н₂О – щавелевая кислота, соли – оксалаты

СаС₂О₄ – оксалат кальция – основа камней в почках, мочевом пузыре.

Янтарная кислота in vivo превращается в фурмаровую.

фермент

НООС–СН₂– СН₂–СООН → + Н₂↑

янтарная кислота

Угольная кислота и ее производные.

Н₂СО₃ в водных растворах:

Н⁺ + НСО₃^– Н₂СО₃ Н₂О + СО₂

А) Моноамид угольной кислоты – карбаминовая кислота:

H₂N–C–OH

Сложные эфиры карбаминовой кислоты – уретаны имеют психотропное действие, используются как транквилизаторы:

H₂N–C–OR

Мепротан (мепробамат) – лекарство – сложный эфир карбаминовой кислоты и 2–метил–2–пропилпропандиола–1,3:

H₂N–C–O–CH₂–C–CH₂–O–C–NH₂

Б) Диамид угольной кислоты – мочевина – последний азотосодержащий продукт обмена веществ в организме. В сутки с мочой выделяется 20–30 г мочевины. В организме идет гидролиз мочевины под действием ферментов.

фермент

H₂N–C–NH₂ + HOH → 2NH₃ + CO₂

мочевина

Уреидокислоты, уреиды кислот.

H₂N–C–NH–СН₂–СОOH – уреидоуксусная кислота

СН₃ – уреид уксусной кислоты

Лекарство: уреид α–бромизовалериановой кислоты (бромизовал, бромурал) – мягкое снотворное вещество.

α

СН–СН

В) Гуанидин – иминомочевина входит в состав аргинина, креатина.

H₂N–C–NH₂

NН₂–C–NH–(СН₂)₂–СН₂–СН–СОOH –аргинин, аминокислота

NН₂ –C –N–СH₂–СООН –креатин в виде фосфата входит в состав мышечной ткани.

НО – Р–NН–С – N–CH₂СООН – креатинфосфат – макроэргическое вещество. При разрыве связи Р~N выделяется много энергии.

NН₂ –C–O–Р–ОН – карбамоилфосфат – макроэргическое вещество.

Липиды.

Липиды – это сложные эфиры высших карбоновых кислот и спиртов. Находятся в животных и растительных тканях. Не растворяются в воде, растворяются в малополярных растворителях (эфире, бензоле).

Функции липидов:

1. Структурная (находятся в клеточных мембранах).

2. Защитная (находятся в коже).

3. Энергетическая (запасают и переносят энергию).

У липидов энергии в 2 раза больше, чем у белков и углеводов.

Классификация липидов:

По отношению к гидролизу:

1. Омыляемые – реагируют со щелочью и дают соли высших карбоновых кислот (мыла).

2. Неомыляемые (терпены, стероиды).

Омыляемые липиды

Простые		Сложные
Воска	Жиры, масла	Фосфолипиды	Сфинголипиды	Гликолипиды

Воска – сложные эфиры высших жирных карбоновых кислот и высших одноатомных спиртов. Образуют защитную смазку на коже человека и животных, защищают растения от высыхания.

Высшие жирные карбоновые кислоты, которые входят в состав липидов:

Предельные:

С₁₅Н₃₁СООН – пальмитиновая много в подкожной клетчатке

С₁₇Н₃₅СООН – стеариновая

Непредельные:

С₁₇Н₃₃СООН – олеиновая

С₁₇Н₃₁СООН – линолевая много в печени

С₁₇Н₂₉СООН – линоленовая

Получение жира (простого липида)

+ 3HOOC–R → + 3Н₂О

кислоты

глицерин жир

R – одинаковые – жир простой

R – разные – жир смешанный

R – предельный – твердый жир (бараний, говяжий)

R – непредельный – жидкий жир (растительное масло)

Свойства жиров:

1. Гидролиз

А) в кислой среде

Н⁺

+ 3НОН + 3С₁₇Н₃₅СООH

кислота

Б) в щелочной среде

+ 3NaОН + 3С₁₇Н₃₅СООNa

соль(мыло)

2. Присоединение Н₂ (гидрогенизация жира, перевод жидкого масла в твердый жир).

Ni

+ 3Н₂

триолеин тристеарин

жидкое масло твердый жир

3. Присоединение иода I₂. Иодное число – мера ненасыщенности – масса иода, которая может присоединится к 100 г жира.

Иодное число

Растительные масла 80 – 50

Животный жир 30 – 40

Жир человека 65

+I₂ →

4. Реакции окисления.

Пероксидное окисление липидов – основная причина разрушения клеточных мембран при лучевой болезни.

R–CH₂–CH=CH–R^′

↓ + HO^• (–H₂O); +HOO^• (–H₂O)

R–CH^•–CH=CH–R^′ R–CH=CH–C^•H–R^′

А) ↓ +O₂ Б) ↓ +O₂

R–CH–CH=CH–R^′ R–CH=CH–CH–R^′

↓ +H₂O (–OH^•) ↓ +H₂O (–OH^•)

R–CH–CH=CH–R^′ R–CH=CH–CH–R^′

R +[HO–CH=CH–R′] [R–CH=CH–OH] + R′

↓ ↓

O=CH–CH₂–R′ R–CH₂–CH=O

↓ O₂ ↓ O₂

R–COOH + R′–CH₂COOH R–CH₂COOH + R′–COOH

Образуются 4 карбоновые кислоты с короткими углеродными цепями.

Сложные липиды (фосфолипиды).

Это сложные эфиры фосфатидовых кислот и аминоспиртов.

(пред)

(непред)

+ НО–С₂Н₄–NH₂ →

коламин

фосфатидовая кислота кефалин

Если вместо коламина взять холин, то получается лецитин: