Слайд 1Лекция 3.
Гетерофункциональные органические соединения.
Основные классы и особенности реакционной способности.
Слайд 2Гетерофункциональными называют соединения, в молекулах которых имеются различные функциональные группы.
Функциональная
группа – это атом или группа атомов, определяющие принадлежность соединения
к определенному классу и ответственные за его химические свойства.
Слайд 3Наиболее важные функциональные группы
Слайд 4Основные классы гетерофункциональных соединений
Слайд 5Химические свойства
гетерофункциональных соединений
1. Проявляют свойства,
присущие монофункциональным соединениям
(по каждой
функциональной группе).
Слайд 6SOCl2
-SO2
-HCl
Реакции по карбоксильной группе
Слайд 7NH2OH
оксим
+ H2O
[H]
молочная
кислота
+ H2O
Реакции по карбонильной группе
Слайд 82. Особенности реакционной способности.
Функциональные группы оказывают взаимное влияние друг на
друга, что приводит к усилению, ослаблению или появлению новых (специфических)
свойств гетерофункциональных соединений.
Например: наличие дополнительных функциональных групп изменяет кислотно-основные свойства вещества.
Слайд 9Появление дополнительных электроноакцепторных групп приводит к увеличению кислотности, чем ближе
данная группа к кислотному центру, тем выше кислотность.
Слайд 102. Основность соединений с увеличением количества аминогрупп повышается.
Слайд 113. Гетерофункциональные соединения, содержащие кислотные и основные группы, проявляют амфотерность.
Слайд 12Например: Наличие дополнительных групп способствует дополнительной поляризации связи углерод-гетероатом и
увеличению реакционной способности.
Внутримолекулярная дегидратация β-гидроксикислот
CH
C
COOH
OH
H
H
to
CH3-CH=CH-COOH
кротоновая кислота
+
H2O
β-гидроксимасляная
кислота
δ+
CH3-
Слайд 13Декарбоксилирование β-оксокислот
ацетоуксусная кислота
to
/ ферменты
ацетон
+
CO2
Слайд 143. Специфические свойства
гетерофункциональных соединений
Таутомерия (динамическая изомерия) — это подвижное равновесие
между взаимопревращающимися структурными изомерами за счет переноса подвижной группы и
перераспределения электронной плотности.
Таутомерия ацетоуксусного эфира
92,5%
7,5%
Слайд 15Свойства кето-таутомера
HCN
оксинитрил
NH2OH
оксим
Слайд 16Свойства енольного таутомера
FeCl3
Br2
фиолетовое
окрашивание
H2O
Слайд 17+
Cu2+
+
комплексная медная соль α-аминокислоты
2. Образование внутрикомплексных (хелатных) соединений
Слайд 183. Межмолекулярная циклизация
α-гидрокси- и α-аминокарбоновых кислот
4. Внутримолекулярная циклизация
γ-гидрокси-, δ-гидрокси-, γ-амино-,
δ-аминокарбоновых кислот
Слайд 195. Разложение α-гидроксикислот (дисмутация)
При нагревании в присутствии минеральных кислот
α-гидроксикислоты
разлагаются с образованием карбонильных соединений и муравьиной кислоты
Слайд 21
Структурный компонент сложных липидов - фосфатидилэтаноламинов
Аминоспирты
Аминоспирты,
органические соединения, содержащие —NH2- и —ОН-группы у разных атомов углерода
в молекуле.
Простейший аминоспирт – АМИНОЭТАНОЛ ( КОЛАМИН ):
HO - CH2 - CH2 - NH2
Слайд 22Холин
Триметил-2-гидроксиэтиламмоний- структурный элемент сложных липидов.
Имеет большое значение как витаминоподобное вещество
(витамин В4), регулирующее жировой обмен.
В организме холин может
образовываться
из
аминокислоты серина.
Слайд 23Ацетилхолин
Ацетилхолин- уксуснокислый эфир холина
Посредник при передаче нервного
возбуждения в нервных тканях ( нейромедиатор)
Он образуется в организме при
ацетилировании холина с помощью ацетилкофермента А.
Слайд 24Аминофенолы
Аминофенолы, содержащие остаток пирокатехина, называются катехоламины - биогенные амины, т.е.
образующиеся в организме в результате процессов метаболизма.
Катехоламины - гормоны
мозгового слоя надпочечников и медиаторы нервной системы. Они отражают и определяют состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы, играют важную роль в нейрогуморальной регуляции и нервной трофике.
К ним относятся:
Дофамин
Норадреналин
Адреналин
Слайд 25 дофамин
Дофамин - промежуточный продукт биосинтеза катехоламинов,
образующийся в результате декарбоксилирования диоксифенилаланина (ДОФА).
Ряд органов и тканей
(печень, лёгкие, кишечник и др.) содержат преимущественно дофамин.
Дофамин (ДОФА) – важнейший нейромедиатор, участвующий в так называемой «системе награды». Когда мы делаем что-то хорошее в мозге выделяется дофамин, что и создаёт ощущение удовольствия
Слайд 26
НОРАДРЕНАЛИН
По действию на сердце, кровеносные сосуды, гладкие мышцы,
а также на углеводный обмен норадреналин обладает свойствами гормона. Уровень
норадреналина в крови, органах и выделениях организма позволяет судить о состоянии (тонусе и реактивности) симпатической нервной системы .
Норадреналин применяется в медицинской практике:
при падении кровяного давления, при коллапсе, шоке, кровопотерях и т. д.
Слайд 27адреналин – гормон страха.
Интересно, что лишь левовращающий (природный) адреналин
обладает биологической активностью, тогда как правовращающий биологически неактивен.
Слайд 28α-кислоты
β-кислоты
γ-кислоты и т.д
α
β
γ
α
α
β
Х (-NH2; -OH; C=O)
Классификация
гетерофункциональных
карбоновых кислот
Слайд 29ГИДРОКСИКАРБОНОВЫЕ
и ОКСОКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Слайд 31Ɣ-Гидроксимасляная кислота (ГОМК).
Натрия оксибутират – ноотропное, снотворное, анестезирующее средство.
β-Гидроксимасляная кислота
–
промежуточный продукт β-окисления жирных кислот. Накапливается у больных сахарным
диабетом.
Слайд 32Специфические свойства
Межмолекулярная циклизация.
α-Гидроксикислоты дегидратируются межмолекулярно с образованием циклических сложных
эфиров – лактидов.
Слайд 332) Внутримолекулярная циклизация.
γ -Гидроксикислоты дегидратируются внутримолекулярно с образованием циклических
сложных эфиров – лактонов.
Слайд 34 3. Внутримолекулярная дегидратация.
β-Гидроксикислоты дегидратируются внутримолекулярно с образованием непредельных
кислот.
Слайд 354. Разложение кислот (дисмутация)
Разложение молочной кислоты
CH3-CH-
O
COOH
H
конц. H2SO4
H-COOH
муравьиная
кислота
+
уксусный
альдегид
to
Слайд 36 -CH2-С-CH2-
COOH
O
H
COO
OOC
H
H
лимонная кислота
конц. H2SO4 ,
to
-CH2-С-CH2-
OOC
H
COO
H
O
ацетондикарбоновая кислота
+
H-COOH
to
CH3-С-CH3
ацетон
+
2CO2
Слайд 38Оксокарбоновые кислоты являются естественными продуктами обмена веществ (метаболитами). Обладают свойствами,
характерными для кислот, альдегидов и кетонов.
Данные кислоты в организме образуются
при окислении соответствующих гидроксикарбоновых кислот с помощью дегидрогеназ с окисленной формой кофермента НАД+:
Слайд 39Ацетоуксусная кислота - представитель β-оксокислот.
В норме ацетоуксусная кислота подвергается
гидролитическому расщеплению с образованием двух молекул уксусной кислоты. Уксусная кислота,
вовлекаясь в обменные процессы, окисляется до конечных продуктов CO2 и H2O.
При патологии (сахарный диабет) в организме больных накапливаются так называемые ацетоновые (кетоновые) тела -β-гидроксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и продукт ее декарбоксилирования – ацетон.
Слайд 40Щавелевоуксусная кислота одновременно является α- и β-оксокислотой. Она образуется при
окислении яблочной кислоты.
Далее щавелевоуксусная кислота при конденсации с ацетилкоферментом А
превращается в лимонную кислоту.
Слайд 41
ОКСОКИСЛОТЫ. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ.
1. Внутримолекулярная дисмутация.
Пировиноградная кислота является одним из
промежуточных продуктов молочнокислого и спиртового брожения углеводов.
декарбонилирование
декарбоксилирование
Слайд 42 In vivo декарбоксилирование пировиноградной кислоты протекает в присутствии фермента декарбоксилазы
и соответствующего кофермента. Образующийся “активный ацетальдегид” далее окисляется в ацетилкофермент
А.
Слайд 432. Реакции восстановления
Гидрирование
Трансаминирование
Основной метод биосинтеза α-аминокислот из α-оксокислот.
Слайд 44Гетерофункциональные производные угольной кислоты
Угольная кислота дает два ряда функциональных производных
– неполные (кислые, нестабильные) и полные (средние, стабильные)
Хлорангидриды.
Эфиры.
Слайд 453. Амиды угольной кислоты
Карбаминовая кислота -
неполный амид угольной кислоты
Мочевина (карбамид)
–
полный амид угольной кислоты
Гидролиз мочевины
Слайд 46Уретаны – эфиры карбаминовой кислоты
Этиловый эфир карбаминовой кислоты
(этилуретан) применяется
в качестве успокаивающего
и снотворного средства.
Дикарбамат 2-метил-2-пропилпропандиола-1,3
(мепробамат, андаксин)
применяется
как транквилизатор.
Слайд 47Уреиды – амиды мочевины
Уреид α-бромизовалерьяновой кислоты (бромизовал) применяется в качестве
успокаивающего и снотворного средства.
Слайд 48Ароматические гетерофункциональные соединения.
n-Аминофенол и его производные
ПАРАЦЕТАМОЛ (Paracetamolum) применяется в качестве
болеутоляющего и жаропонижающего средства.
Одним из побочных эффектов является способность
вызывать образование метгемоглобина.
Слайд 49п-Аминобензойная кислота и ее производные
п-Аминобензойная кислота (ПАБК) (витамин В10)
-
участвует в усвоении белка, в выработке красных кровяных телец;
-
активизирует кишечную микрофлору, синтез интерферона;
- повышает эффективность витамина С;
- препятствует образованию тромбов;
антиоксидант и др.
ПАБК является фактором роста микроорганизмов,
поскольку участвует в синтезе фолиевой кислоты (витамина В9).
Эфиры ароматических аминокислот обладают способностью вызывать местную анестезию.
В медицине используют анестезин и новокаин.
Слайд 50Фенолокислоты
о-Гидроксибензойная, или салициловая кислота
Салициловая кислота применяется
в медицине в виде спиртовых растворов
и мазей как антисептическое лекарственное средство.
Слайд 51Метилсалицилат Methylii salicylas
Используется наружно (из-за раздражающего действия) как обезболивающее, жаропонижающее
и противовоспалительное средство.
Производные салициловой кислоты
Слайд 522) Фенилсалицилат (салол) Phenylii salicylas
Салол - дезинфицирующее средство при кишечных
заболеваниях.
В кислой среде не гидролизуется, используют как материал для защитных
оболочек лекарственных средств.
Слайд 533) Салицилат натрия:
Натрия салицилат применяется в качестве болеутоляющего и жаропонижающего
средства. Относится к возможным заменам ацетилсалициловой кислоты для чувствительных к
ней людей.
Слайд 54Ацетилсалициловая кислота (аспирин)
Acidum acetylsalicylicum
Ацетилсалициловая кислота используется в качестве анальгетического,
жаропонижающего средства.
Слайд 55Сульфаниловая кислота и ее производные
Альбуцид
Сульфатиазол
Сульфазин
Слайд 56Сульфаниламидные препараты - противомикробные средства, действуют бактериостатически..
Их действие связано с
нарушением образования микроорганизмами необходимых для их развития ростовых факторов -
фолиевой и дигидрофолиевой кислот и других веществ, в молекулу которых входит
п-аминобензойная кислота (ПАБК).
Фолиевая кислота
Слайд 57Контрольные вопросы:
Дайте определение понятию «гетерофункциональные соединения».
Назовите особенности химических свойств гетерофункциональных
соединений
Дайте определение понятию «таутомерия»
Назовите специфические химические свойства гидроксикислот
Приведите примеры оксокарбоновых
кислот