Кислотно-основные свойства биоорганических соединений
Таблица 4
анилин фенол бензойная кислота Раздел 4. Изомерия биоорганических соединений Исходный уровень знаний для усвоения темы основан на школьных программах органической химии, физики (темы электромагнитные явления, оптика), разделах 1, 2, 3 данного пособия. Виды изомерии органических соединений, пространственная ориентация орбиталей атома углерода в состоянии гибридизации С sp3 и С sp2 , , плоско-поляризованный луч света, понятия « изомерия», « изомеры», «тетрагональный (тетраэдрический) и тригональный» атомы углерода,
Для усвоения темы и приобретения компетенции по данному разделу надо знать: - виды изомерии, - геометрическую изомерию на примерах бутена -2, бутендиовой и кротоновой кислот, таутомерные кето-енольные превращения на примерах ацетальдегида, ацетона, 3-оксобутановой, пировиноградной, оксобутандиовой кислот, -таутомерные лактим-лактамные превращения на примерах урацила, тимина, цтозина, гуанина, - признаки оптически активных (хиральных) соединений, стереорядов. - правила составления формул стереоизомеров в проекциях Фишера. - определения энантиомер, диастереомер - оптическую изомерию на примерах глицеринового альдегида, молочной, яблочной, винной кислот в проекциях Фишера.
Ключевые слова Ахиральный центр, диастереомер, енол , изомер изомерия , конфигурация , конформация, конформер , лактам , лактим, мезо-форма , поляриметр , проекция Фишера, равновесие прототропное , рацемат , стереоизомер (геометрический, оптический), стереоряд, центр хиральный, энантиомер
Содержание раздела (Дидактические единицы) 4.1. Виды изомерии (структурная, пространственная, статическая, динамическая) 4.2. Структурная изомерия: межклассовая, внутри одного класса (углеродной цепи, размера цикла, положения функциональной группы). Изомерия карбонильной группы (альдегид, кетон). Изомерия аминогруппы (первичный, вторичный, третичный амины). 4.3. Динамическая прототропная изомерия (таутомерия). Виды таутомерии: кето-енольная, лактим-лактамная. Роль СН – кислотного центра в образовании енольной формы. 4.3.1. Кето-енольная таутомерия на примере ацетальдегида, ацетона, пировиноградной (2-оксопропановой кислоты), щавелевоуксусной (2-оксобутандиовой), ацетоуксусной (3-оксобутановой). Сравнение устойчивости енольных форм ацетоуксусной кислоты. Сравнение устойчивости енольных форм пировиноградной и щавелевоуксусной кислот между собой. Фосфоенолпируват – макроэргическое соединение. 4.3.2. Лактим-лактамная таутомерия на примере азотистых оснований нуклеиновых кислот (урацила, тимина, гуанина, гипоксантина ) и пептидной группы белка. 4.4.Пространственная изомерия (стереоизомерия). 4.4.1. Пространственная геометрическая (цис-, транс-изомерия). Примеры: бутен-2, бутендиовые кислоты (фумаровая, малеиновая). 4.4.2. Пространственная изомерия циклогексановых структур ( кресло, ванна ) - присутствие в природных веществах (холестерин, стероидные гормоны, циклические формы моносахаров) 4.4.3. Оптическая изомерия. Хиральный атом углерода. Стереоряды ( D, L). Определение стереоряда. Абсолютный знак вращения. Оксикислотный ключ Розанова. Определение числа стереоизомеров по количеству хиральных центров N = 2n. Энантиомеры, диастереомеры. Рацемическая смесь. Примеры: глицериновый альдегид, молочная, 2-аминопропановая, яблочная, 3-гидроксимасляная, винная кислоты.
Приложение. Основы теории. Изомерия Структурная Стерео ( пространственная ) - скелета - геометрическая (цис-, транс) - размера цикла - оптическая (зеркальная) - положения кратной связи - положения функциональной группы - строения функциональной группы - прототропная( таутомерия)
Особого внимания заслуживает прототропная таутомерия, важная для биологических систем. Прототропная изомерия (таутомерия): кето-енольная и лактим- лактаминая.
- С – СН2 - ↔ - C = CH - С- NH ↔ - C = N - || | || | O OH O OH кето-форма енольная форма лактамная форма лактимная форма
Енольная форма пировиноградной кислоты в растительных и животных клетках образует фосфорный эфир - фосфоенолпируват,который является высокоэнергетическим (макроэргическим) соединением. Энергия макроэргической связи в нем выше по сравнению с АТФ. Это соединение служит для образования АТФ, реакция относится к необратимым. СООН | + АДФ —> АТФ + СН 3— С — СООН C ~ ОРО3Н2 || || О пировиноградная кислота СН2 фосфоенолпируват (~ обозначение макроэргической связи) название значка «тильда»
Енольные формы кетокислот дают качественную реакцию аналогичную фенолу с хлоридом железа (+3). На этом основано экспресс - определение в моче новорожденных фенилпировиноградной кислоты (2-оксо - 3-фенилпропановой) для обнаружения фенилкетонурии - наследственной патологии обмена фенилаланина. Для образования комплементарных пар: аденин- тимин, гуанин – цитозин, азотистые основания: соединения ( Г, Ц, Т ) должны иметь лактамное строение. На рисунках приведены структурные формулы азотистых оснований в лактамной форме.
Тимин Цитозин Гуанин
Стереоизомерия. Стереоизомерия шестичленных циклов на примере циклогексана Конформация кресло (а), конформация ванна( б)
Стереоряды. Графическое изображение.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|