- •Биологически важные гетерофункциональные соединения
- •Аминоспирты.
- •Холин- содержится в клетках растений и животных в
- •ОКСИ- И ОКСОКИСЛОТЫ
- •Классификация, изомерия, номенклатура
- •Химические свойства
- •3. β-оксикислоты. При нагревании β-оксикислот легко
- •Молочная (α-оксипропановая, 2-гидроксипропановая) кислота имеет один асимметрический атом углерода и является оптически активным
- •Оксокислоты. Кето-енольная таутомерия Оксокислоты – это гетерофункциональные соединения,
- •Химические свойства
- •Для β-оксокислот декарбоксилирование протекает легко даже самопроизвольно т.к. в их молекулах отсутствует система
- •Реакции енольной формы
- •Реакции кетонной формы.
Биологически важные гетерофункциональные соединения
Аминоспирты.
Эти вещества содержат в молекулах ОН и NH2
группы Коламин или аминоэтанол
|
|
|
|
|
|
|
H2C – CH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
HO |
|
| | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Его получают из окиси этилена и аммиака |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
H2C |
CH2 + |
H |
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
H2C |
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С кислотами он может образовать соли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
H2C |
|
CH2 |
+ HCl |
|
|
|
H2C |
|
|
CH2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
Cl |
|||
OH |
NH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
NH3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Холин- содержится в клетках растений и животных в
свободном и связанном виде. Холин синтезируют из окиси |
|||||||
этилена и аммиака. |
CH3 |
|
|
|
|||
H2C |
|
CH2 + N |
+ H- OH |
|
|
||
|
|
CH3 |
|
|
|||
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
O |
|
CH3 |
|
|
|
→[НО-СН2- СН2-N(СН3)3]+ОН-
Холин является гигроскопичным веществом и сильным основанием, с кислотами образует соли, например хлорид холина.
[НО-СН2- СН2-N(СН3)3]+Сl-
Холин участвует процессе передачи нервных импульсов
ОКСИ- И ОКСОКИСЛОТЫ
Многие окси- и оксокислоты являются участниками биохимических процессов, таких как обмен углеводов, белков в цикле трикарбоновых кислот. Кроме того, ряд этих соединений и их производные являются лекарствен-ными средствами. Например, соли молочной (2-окси- пропановой) кислоты применяются при малокровии, а соли 4-оксибутановой кислоты – как снотворное в качестве неингаляционного
наркотического средства при операциях. Оксикислоты- это гетерофункциональные
соединения, имеющие в своих молекулах
одновременно две функциональные группы,
карбоксильную (– СООН) и гидроксильную (–
ОН) группы. Число карбоксильных групп определяет основность кислот. Общее число гидроксильных групп, входящих в состав
Классификация, изомерия, номенклатура
В большинстве случаев оксикислоты называют по
тривиальной номенклатуре.
Одноосновные и двухатомные оксикислоты:
|
|
|
|
|
OH |
|
|
OH |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HO - CH 2 - COOH |
CH 3 - CH - COOH |
CH3 - CH 2 - CH - COOH |
||||||||||
гликолевая (гидрокси- |
молочная (2-гидрокси- |
2- |
||||||||||
гидроксибутановая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этановая) кислота |
OH |
пропановая) кислота |
|
|
|
(α- |
||||||
OH |
|
|
|
|
|
OH |
|
|||||
оксимасляная) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
CH3 - CH - CH2 - COOH |
|
|
|
CH2 |
- CH2 - CH2 - COOH |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
HOOC - CH - CH2 - COOH |
|||||||||
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
OH OH |
OH |
||||
3-гидроксибутановая |
4-гидроксибутановая |
яблочная |
|||
(гидрокси- |
|
|
|
|
|
|
|
HOOC - CH2- CH - CH2 - COOH |
|||
HOOC - CH - CH - COOH |
|||||
(β-оксимасляная) кислота (γ-оксимасляная) |
|
кислота |
|||
|
|||||
бутандиовая) |
|
|
|
||
COOH |
кислота
Химические свойства
Помимо уже известных реакций карбоксильной и гидроксильной групп существуют реакции характерные лишь для оксикислот.
1. Расщепление α-оксикислот. Характерной реакцией α- оксикислот является отщепление муравьиной кислоты, и альдегида (или кетона), которое происходит при нагревании с
разбавленной серной или соляной кислотами.
O H
|
|
t0, H |
|
|
|
CH3 - CHO + HCOOH |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
CH - CH - COOH |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
3 |
|
|
|
|
|
|
нагревании α-оксикислот |
2. α-Оксикислоты. При |
происходит межмолекулярная дегидратация с образованием шестичленного кольца, т.е. циклического сложного эфира,
называемого лактидом. |
|
|
|
|
|
|
O |
|||||
H3C |
|
OH |
|
HO |
O |
t0 |
|
|
O |
|
||
|
|
H3C- HC |
C |
|||||||||
|
CH |
+ |
C |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 H2O |
|
|
|
|
|
|
O |
C |
|
CH |
CH3 |
C |
O |
CH - CH3 |
|||||
|
OH |
|
HO |
|
O |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лактид молочной
3. β-оксикислоты. При нагревании β-оксикислот легко
происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием |
||||
непредельных кислот: |
t 0 |
|||
R - CH - CH2 - COOH |
|
R- CH = CH - COOH |
||
|
||||
|
|
- H2O |
||
|
|
|||
OH |
||||
|
|
4. При нагревании γ- и δ-оксикислот происходит внутримолекулярная дегидратация за счет карбоксила и спиртового гидроксила; при этой реакции получаются внутренние сложные эфиры с пятичленным циклом (из γ-оксикислот) или шестичленным
циклом (из δ-оксикислот), |
которые называются |
γ- и δ-лактонами |
|||||||||||||||||||||||
H2C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
0 |
|
H2C CH2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
||||||||||||
соответственно. |
|
|
|
|
C = O + H2O |
||||||||||||||||||||
H2C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C = O |
|
|
H2C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
||
|
HHO |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
O |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ-бутиролактон (лактон γ-
Молочная (α-оксипропановая, 2-гидроксипропановая) кислота имеет один асимметрический атом углерода и является оптически активным (или хиральна). (±)- Молочная кислота (молочная кислота брожения) была открыта в 1780 г. немецким ученым, химиком и фармацевтом Шееле в прокисшем молоке, откуда она и получила название. Затем было обнаружено, что молочная кислота образуется при закисании ряда продуктов: она содержится в кислой капусте, соленых огурцах, получается при
созревании сыра и т.д. (+).
Молочная кислота в 1804 г. шведским химиком Берцеулисом обнаружена в мышечной ткани. В 1832 г. немецкий химик Либих выделил эту кислоту из мышц и исследовал. Он обнаружил, что по составу и ряду свойств эта кислота аналогична молочной кислоте брожения. Либих назвал молочную кислоту, выделенную из мышц, мясомолочной кислотой.
Молочная кислота в мышцах является продуктом расщепления запасного полисахарида мышц – животного крахмала, или гликогена. Во время работы содержание молочной кислоты в мышцах резко возрастает; во время отдыха часть молочной кислоты превращается
опятьC Hв гликоген,O + Hа другаяO часть 4 CH3 - CH - COOH окисляется12 22 11до СО2 и Н2О. В промышленности молочную кислоту
производят
молочнокислым брожением лактозы, мальтозы или глюкозы.
OH
Винная (α, α1-диоксиянтарная, 2,3- дигидроксибутандиовая) кислота. 2Д, 3Д–(+)-Винная кислота в
свободном состоянии и в форме кислой калиевой соли содержится в винограде, соль осаждается при переработке винограда на вино в виде винного камня. Винная кислота может быть получена гидролизом 2,3-дибромбутандиовой кислоты (дибромянтарной) или же гидро- ксилированием фумаровой и малеиновой кислот. 2Д, 3Д–(+)-Винная кислота
кристаллизуется в виде бесцветных призм (Т.пл.180оС). Рацемическая форма образует рацемическое соединение (Т.пл. 206оС полугидрат, Т. пл. 100оС) и
называется также виноградной кислотой. Мезовинная кислота
плавится при 140оС. Соли винной кислоты носят название тартратов.
Соли виннокаменной кислоты с гидроксидом меди (II) в растворе окра шиваются в темносиний цвет что, является доказательством наличия двух
ОН-групп в ее молекуле.
Лимонная (β-оксикарбаллиловая, 2-оксипропан-1, 2, 3 – трикарбо- новая) кислота была выделена в 1874 г. Шееле из лимонного сока
Оксокислоты. Кето-енольная таутомерия Оксокислоты – это гетерофункциональные соединения,
имеющие в своих молекулах одновременно две функциональные группы, а именно
карбоксильную (– СООН) и карбонильную ( >С=О) группы.
O
C - COOH |
CH3 - C - COOH CH3 - C - CH2 -COOH |
||||
H |
|
|
|
|
|
O |
O |
||||
глиоксалевая кислота |
пировиноградная |
|
|
|
|
ацетоуксусная (3- |
|
|
|
|
кислота |
оксо-бутановая) кислота
HOOC - C - CH2 - COOH HOOC - C - CH2 - CH2 -COOH
O O
щавелевоуксусная (2-оксо- |
α-кетоглутаровая (2- |
оксопентандиовая) |
|
бутандиовая) кислота |
кислота |