2)Углеводы (I)
Углеводы – основная масса органического вещества на земле. Они являются основным источником энергии живых организмов, структурным материалом растительных клеток и соединительных тканей животных организмов. Углеводные компоненты входят в состав важнейших природных веществ: нуклеотидов и нуклеиновых кислот, коферментов, витаминов. Широко используются углеводные соединения в фармации: в составе лекарственных препаратов, в качестве наполнителей и вспомогательных веществ в таблетках и др.Cn(H2O)n (Карбогидраты)
Классификация углеводов
1) Моносахариды – углеводы, которые при разложении образуют не углеводные соединения.
2) Полисихариды – углеводы, которые при гидролитическом расщеплении образуют моносахариды.
Моносахариды – это вещества, содержащие в своей структуре оксогруппу и несколько (не менее двух) гидроксильных групп.
Классификация и номенклатура
1) по количеству атомов углерода: триозы, пентозы, гексозы и т.д.
2) по характеру оксогруппы: альдозы, кетозы
В природе глюкоза встречается, в основном, в составе различных полисахаридов (крахмал, гликоген и др.), свободная глюкоза содержится в фруктах, мёде. В животных организмах – главный метаболит углеводного обмена, продукт питания.
Физические свойства
Моносахариды (часто объединяемые под общим название - сахара) – это бесцветные кристаллические вещества, как правило, сладкого вкуса. Очень хорошо растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях.
Химические свойства
Определяются функциональными группами (С=О, ОН).
Цикло-оксотаутомерия
Образование циклических полуацеталей:
α- и β-формы – аномеры – отличаются конфигурацией у атома С-1.
Мутаротация – изменение оптической активности в растворе во времени.
Циклические формы термодинамические значительно более устойчивы, чем оксоформы. Все моносахариды в кристаллическом состоянии на 100%, а в растворах на ≈ 99% имеют циклическое строение.
Образование гликозидов
Образование простых эфиров (алкилирование)
Образование
сложных эфиров
Эфиры фосфорной кислоты (фосфаты)
Фосфаты – это метаболически активные формы моносахаридов. Реакции окисления
а) в щелочной среде
Эти реакции используются для качественного определения альдоз.
а) в нейтральной и кислой средах
Глюкуроновая кислота в организме используется для детоксикации и выведения ксенобиотиоков. Полимеры глюкуроновой кислоты (полисахариды) – пектиновые вещества плодов и ягод, структурные компоненты соединительной ткани, гепарина.
Реакции восстановления
Сорбит и ксилит используются как заменители сахара для диабетиков
№33
1. Реакции элиминирования (E) на примере дегидратации спиртов.
2. Моносахариды: их структура и классификация. Химические свойства на примере рибозы. 3
Реакции элиминирования с участием β-СН-кислотного центра (дегидратация)
При действии минеральных кислот или кислот Льюиса спирты отщепляют воду, превращаясь в алкены:
Легкость дегидратации:
первичные спирты < вторичные спирты < третичные спирты
В сложных спиртах реакция идет по правилу Зайцева.
2)
№34
1. Реакция электрофильного присоединения (АЕ) на примере гидратации алкенов.
2. Полисахариды: их строение и классификация. Химические свойства целлюлозы.
Реакции электрофильного присоединения (АЕ).
Наиболее часто используются реакции присоединения воды. продуктами реакции являются спирты.
Реакция проходит в сильно кислой среде, ион Н+ является атакующим электрофилом.
Механизм реакции:
Правило Марковникова соблюдается для углеводородов и для тех производных, которые имеют у двойной связи электронодонорный заместитель. Например:
Для соединений, имеющих у двойной связи электроноакцепторный заместитель, реакция идет против правила Марковникова.
Например:
Полисахариды
Полисахариды – это полимеры, состоящие из моносахаридных остатков, связанных гликозидными связями.
Классификация
1) по числу моносахаридных остатков:
олигосахариды – содержат несколько моносахаридных остатков;
высшие полисахариды – содержат множество моносахаридных остатков.
2) по строению моносахаридных остатков:
гомополисахариды – состоят из остатков одного моносахарида;
гетерополисахариды – состоят из остатков различных моносахаридов.
Целлюлоза (клетчатка)
- структурный материал растительных клеток и опорный материал растений. Древесина содержит около 70% целлюлозы, хлопковое волокно – почти 100%. Широко применяется в технике (древесина, бумага, искусственные волокна и др.). В фармации в качестве наполнителей, вспомогательных веществ широко применяются сама целлюлоза и её химически модифицированные производные (ацетилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и др.). Целлюлоза не расщепляется ферментами ЖКТ и не является питательным веществом, но она необходима в пище как балластное вещество для нормальной работы кишечника.
Структура целлюлозы представляет собой длинные неразветвленные цепи, состоящие из остатков D-глюкопиранозы, соединенных β-(1→4)-гликозидными связями.
Цепи целлюлозы содержат до 12000 глюкопиранозильных остатков (м.м. до
1-2 млн). Параллельно уложенные цепи скрепляются внутри- и межцепочечными водородными связями, образуя выраженную волокнистую макроструктуру.
Целлюлоза гидролизуется в кислой среде, при её полном гидролизе образуется глюкоза.
Целлюлоза широко используется для получения искусственных материалов. Химическая модификация – образование простых и сложных эфиров целлюлозы по гидроксильным группам – дает большой ряд ценных в практическом отношении продуктов. Например:
Б 35
1. Реакции нуклеофильного замещения (SN).
( SN1 и SN2) и её закономерности. Значение этих реакций в органическом синтезе.
2. Нуклеотиды:
1)См б 29
2) Нуклеотиды
Нуклеотиды – это природные соединения, состоящие из 1) остатков азотистого нуклеинового основания, 2) углеводного остатка и 3) фосфатной группы.
Азотистые нуклеиновые основания
Азотистые основания – это производные двух гетероциклов - пиримидина и пурина.
Пиримидиновые основания
Пуриновые основания
ТАУТОМЕРИЯ
АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ
а) лактам-лактимная
Аналогичная таутомерия возможна у тимина, цитозина и гуанина.
б) амино-иминная
Аналогичная таутомерия возможна у гуанина и цитозина.
Лактамы более устойчивы, чем лактимы, а амины более устойчивы, чем имины. Все основания in vitro и in vivo существуют и участвуют в обмене веществ в лактамных и аминоформах.
Производные и аналоги нуклеиновых оснований применяются в медицине как лекарственные вещества противоопухолевого действия:
Нуклеотиды
Нуклеотиды – это нуклеозиды, содержащие фосфатную группу в 5'-положении (5'-фосфоридированные нуклеозиды).
Нуклеотиды образуются in vivo в результате ферментативного фосфорилирования нуклеозидов:
Нуклеотиды гидролизуются в кислой и в щелочной средах: при кислотном гидролизе образуются основание, углевод и фосфорная кислота, а щелочной гидролиз дает нуклеозид и фосфат натрия: