Карбоновые кислоты и их функциональные производные

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

36. Напишите схему получения пропилбензоата из кислоты и спирта.

Опишите механизм этой реакции.

Сравните ацилирующую способность бензойной и уксусной кислот.

Укажите роль кислотного катализатора.

Объясните возможность гидролиза пропилбензоата в кислой и щелочной среде.

Подтвердите Ваше предположение соответствующими уравнениями..

Ответ

2.Механизм реакции этерификации – нуклеофильное замещение S_N: замещение ОН-группы на алкоксигруппу (ОС₃Н₇).

Роль катализаторов в реакции этерификации играют ионы водорода. Кислород карбоксильной группы, захватывая протон, образует карбониевый ион I. Соединение I присоединяет молекулу спирта за счет неподеленных электронов кислородного атома с образованием промежуточного комплекса II, Этот комплекс способен обратимо распадаться с отщеплением воды и образованием нового карбониевого катиона сложного эфира III, который при диссоциации образует сложный эфир, причем освобождается катализатор – протон.

3. Электронодонорные заместителиуменьшают электрофильность карбонильного атома углерода и, следовательно, понижают реакционную способность оксосоединения. Фенильный радикал С₆Н₅в бензойной кислоте обладает более выраженными донорными свойствами, чем метильный радикал в уксусной кислоте. Как следствие, реакция этерификации с участием бензойной кислоты протекает медленнее, чем в случае алифатических. Таким образом, ацилирующая способность бензойной кислоты ниже, чем уксусной.

4. Роль кислотного катализатора – участие в образовании промежуточного карбониевого иона I.

5. Гидролиз пропилбензоата в кислой среде протекает с образованием пропилового спирта и бензойной кислоты (реакция а), в щелочной среде – пропилового спирта и бензоата (реакция б):

37. Напишите схему реакции получения амида валериановой (пентановой) кислоты из ее хлорангидрида.

Опишите механизм этой реакции.

Объясните возможность её протекания без участия катализатора.

Обоснуйте необходимость применения кислотного или щелочного катализатора при гидролизе полученного амида.

Ответ

2. Механизм этой реакции –нуклеофильное замещение, протекает по бимолекулярному (S_N₂) механизму

На первом этапе молекула аммиака, имеющая неподеленную электронную пару, атакует атом углерода, связанный с кислородом и хлором. Вследствие разности электроотрицательностей на этом атоме углерода будет недостаток электронной плотности. Образуется промежуточное соединение I. На втором этапе происходит отщепление молекулы хлороводорода с образованием амида.

3. Данная реакция может протекать без участия катализатора, так как галоген в галогенанангидридах обладает большой реакционной способностью

4. В жестких условиях под действием водных растворов кислот или щелочей амиды гидролизуются:

Механизмы реакций аналогичны гидролизу сложных эфиров. Однако, в отличие от гидролиза эфиров, кислотный и щелочной гидролиз амидов протекают необратимо.

Омыляемые липиды

38. Напишите уравнение реакции образования фосфатидилэтаноламина (кефалина) в состав которого входят олеиновая и линолевая кислоты.

Изобразите конформационную формулу олеиновой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

Ответ

2. Конформационная формула олеиновой кислоты

39. Напишите уравнение реакции образования фосфатидилхолина (лецитина), в состав которого входят стеариновая и линолевая кислоты.

Изобразите конформационную формулу линоленовой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

2. Конформационная формула линолевой кислоты

40. Напишите уравнение реакции взаимодействия 1-пальмитоил-2-олеоил-3-линоленоилглицерина с йодом.

Классифицируйте исходный субстрат по химическому составу.

Изобразите конформационную формулу олеиновой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

Сформулируйте определение понятия “йодное число”.

Объясните назначение этого показателя.

Ответ

2. Исходный субстрат является сложным эфиром трехатомного спирта глицерина и трех высокомолекулярных карбоновых кислот: пальмитиновой С₁₅Н₃₁СООН (предельная кислота), олеиновой С₁₇Н₃₃СООН (непредельная кислота, содержит одну двойную связь), линоленовой С₁₇Н₂₉СООН (непредельная кислота, содержит три двойных связи). При взаимодействии с иодом к остатку олеиновой кислоты присоединится 1 молекула I_2,к остатку линоленовой кислоты – 3 молекулы I_2.

3. Конформационная формула олеиновой кислоты

4. “йодное число” -масса иода (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества

5.Назначение показателя: Иодное число, которое характеризует содержание двойных связей в ненасыщенном соединении, определяют при исследовании жиров, а также при анализе жирных кислот и установлении содержания реагирующих с иодом примесей в ароматических углеводородах. Иодное число определяет общую ненасыщенность жиров. Чем выше иодное число, тем больше ненасыщенных кислот содержится в жире, то есть тем больше иода вещество может присоединить.

41. Напишите уравнение реакции гидрогенизации 1-стеароил-2, 3-линолеоилглицерина.

Классифицируйте исходный субстрат по химическому составу.

Изобразите конформационную формулу линолевой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

Назовите практическое применение этой реакции.

Укажите преимущества и недостатки полученного продукта, используемого в пищевых целях.

Ответ

2. Исходный субстрат является сложным эфиром трехатомного спирта глицерина и двух высокомолекулярных карбоновых кислот: стеариновой С₁₇Н₃₅СООН (предельная кислота), линолевой С₁₇Н₃₁СООН (непредельная кислота, содержит 2 двойных связи). При гидрогенизации к одному остатку линолевой кислоты присоединится 2 молекулы Н₂

3. Конформационная формула линолевой кислоты

4. Практическое применение реакции гидрогенизациисложных эфиров глицерина и непредельных карбоновых кислот используется для превращения жидких растительных жиров в твердые (маргарин). При этом повышается энергетическая ценность продуктов. Недостатки: продукт гидрогенизации может содержать побочные продукты и следы катализатора. Помимо этого, в продукте содержатся соединения транс-жирных кислот (ТЖК), являющихся ксенобиотиками.

42. Напишите уравнение реакции омыления (щелочного гидролиза) фосфатидилсерина, содержащего пальмитиновую и арахидоновую кислоты.

Изобразите конформационную формулу арахидоновой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

Ответ

2. Конформационная формула арахидоновой кислоты

43. Напишите уравнение реакции омыления (щелочного гидролиза) фосфатидилхолина, содержащего пальмитиновую и арахидоновую кислоты.

Изобразите конформационную формулу арахидоновой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

2. Конформационная формула арахидоновой кислоты

44. Напишите уравнение реакции кислотного гидролиза кефалина, содержащего стеариновую и линолевую кислоты.

Изобразите конформационную формулу линолевой кислоты.

Укажите полярную и неполярную части ее молекулы.

Ответ

2. Конформационная формула линолевой кислоты

Моносахариды

45. Напишите схемы реакций окисления D-глюкозы до глюконовой, глюкуроновой и глюкаровой кислот.

Укажите условия протекания реакций.

Ответ

Условия проведения: окисления до глюконовой кислоты протекает под воздействием мягкодействующих окислителей: оксида серебра, хлорноватистой или бромноватистой кислоты. Окисление до глюкуроновой кислоты протекает в более жестких условиях, например, под воздействием перманганата калия или дихромата калия в присутствии серной кислоты. Получение глюкаровой кислоты происходит при обработке глюкозы концентрированной азотной кислотой.

46. Напишите уравнения реакций взаимодействия a, D-рибофуранозы с уксусным ангидридом и гидролиза полученного продукта.

Назовите продукты первой реакции.

Ответ

47. Напишите уравнения реакций образования глюкозо-1-фосфата, глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1, 6-дифосфата.

Объясните значение полученных продуктов в процессах жизнедеятельности.

Ответ

1. Уравнения реакций образования глюкозо-1-фосфата, глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1, 6-дифосфата.

2.Значение полученных продуктов в процессах жизнедеятельности:

А)глюкозо-6-фосфат образуется на первой стадии гликолиза при фосфорилировании молекулы глюкозы. Фосфорилирование глюкозы преследует две цели: во-первых, из-за того что плазматическая мембрана, проницаемая для нейтральной молекулы глюкозы, не пропускает отрицательно заряженные молекулы глюкозо-6-фосфата, фосфорилированная глюкоза оказывается запертой внутри клетки. Во-вторых, при фосфорилировании глюкоза переводится в активную форму, способную участвовать в биохимических реакциях и включаться в метаболические циклы., происходящее при участии тканеспецифичного фермента гексокиназы.

Б) Образование фруктозо-1, 6-дифосфата - это вторая ключевая реакция гликолиза, её регуляция определяет интенсивность гликолиза в целом.

В) После изомеризации глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат протекает дополнительная активация глюкозного фрагмента, что важно для синтеза гликогена в печени.

49.Напишите уравнения реакций взаимодействия D-маннозы с СН₃I и СН₃ОН и гидролиза полученных продуктов.

Объясните отличие в протекании этих реакций.

Укажите роль среды в реакции гидролиза.

Ответ

1. Уравнения реакций взаимодействия D-маннозы с СН₃I и СН₃ОН и гидролиза полученных продуктов.

2. Отличие в протекании этих реакций: при действии на маннозу СН₃I и Ag₂O можно получить пентаметилманнозу, при действии СН₃ОН и HCl реагирует только один гидроксил. Причина этого в том, что полуацетальный гидроксил по своим реакционным свойствам отличается от четырех других. В результате алкилирования манноза теряет свои альдегидные свойства.

Частичный гидролиз пентаметилманнозы в кислой среде приводит к тетраметилманнозе (гидролизуется только эфир, образованный с участием полуацетального гидроксила). Освобождение полуацетального гидроксила способствует восстановлению альдегидных свойств моносахарида. Дальнейший гидролиз приводит к получению маннозы.

Роль среды в реакции гидролиза –поскольку в гидролиз вступают простые эфиры маннозы и метанола, гидролиз идет только в кислой среде.

Дисахариды. Полисахариды

48. Напишите уравнение реакции образования мальтозы.

Приведите её полное название.

Назовите тип гликозидной связи.

Объясните причину восстанавливающей способности мальтозы.

Подтвердите Ваш тезис уравнением реакции с аммиачным раствором Ag₂O.

Укажите эффект реакции.

Ответ

1. Уравнение реакции образования мальтозы.

2.Полное название мальтозы: 4-О-α -D-глюкопиранозил-D-глюкоза

3.Тип гликозидной связи – α -1, 4 гликозидная связь

4.Причина восстанавливающей способности мальтозы:

Для образования гликозидной связи использован только один из гликозидных гидроксилов и, следовательно, содержит в скрытой форме альдегидную группу. Альдегидные свойства мальтозы проявляются, в частности, при взаимодействии ее с оксидом серебра в аммиачной среде при нагревании:

Эффект реакции – «серебряное зеркало» (осаждение металлического серебра на стенках пробирки)

49. Напишите уравнение реакции образования лактозы.

Приведите её полное название.

Назовите тип гликозидной связи.

Объясните причину восстанавливающей способности лактозы.

Подтвердите Ваш тезис уравнением реакции с гидроксидом меди (II).

Укажите эффект реакции.

Ответ

1. Уравнение реакции образования лактозы.

4.Полное название лактозы: 4-О-β -D-галактопиранозил-D-глюкоза

3. Тип гликозидной связи - β -1, 4 гликозидная связь

4. Причина восстанавливающей способности лактозы: Для образования гликозидной связи использован только один из гликозидных гидроксилов и, следовательно, содержит в скрытой форме альдегидную группу. Альдегидные свойства лактозы проявляются, в частности, при взаимодействии ее с гидроксидом меди (II) при нагревании:

Эффект реакции – выпадение красного осадка закиси меди Сu₂O

50. Напишите уравнение реакции образования сахарозы.

Приведите её полное название.

Укажите тип гликозидной связи.

Объясните причину отсутствия у сахарозы восстанавливающей способности.

Ответ

1. Уравнение реакции образования сахарозы.

2.Полное название сахарозы: α -D-глюкопиранозил-β -D-фруктофуранозид

5.Тип гликозидной связи: α -1, 2 - гликозидная связь

6.Причина отсутствия у сахарозы восстанавливающей способности – в образовании гликозидной связи участвуют обе гликозидные гидроксильные группы. Таким образом, отсутствует возможность их раскрытия и превращения в альдегидные

51. Напишите формулы фрагментов молекул амилозы и амилопектина.

Назовите моносахаридные и дисахаридные звенья.

Укажите типы гликозидной связи.

Объясните отсутствие восстановительной способности у крахмала.

Перечислите отличия гликогена от амилопектина, способствующие выполнению его биологической роли.

Ответ

1.Формулы фрагментов молекул амилозы и амилопектина

2.Моносахаридные звенья и у амилозы, и у амилопектина – α -D-глюкопираноза. Дисахаридным фрагментом амилозы является мальтоза. При гидролизе амилопектина наряду с мальтозой образуется небольшое количество изомальтозы

3.. Типы гликозидной связи: у амилозы – α - 1, 4- гликозидная связь, у амилопектина - α - 1, 4 и α - 1, 6 - гликозидные связи.

4.Отсутствие восстановительной способности у крахмала объясняется тем, что в образовании гликозидной связи участвуют все гликозидные гидроксильные группы. Таким образом, отсутствует возможность их раскрытия и превращения в альдегидные.

5.Отличия гликогена от амилопектина, способствующие выполнению его биологической роли:

А) По строению гликоген подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей. Условно можно сказать, что разветвленность макромолекулы гликогена вдвое больше, чем амилопектина. Сильное разветвление способствует выполнению гликогеном энергетической функции, так как только при множестве концевых остатков можно обеспечить быстрое отщепление нужного количества молекул глюкозы.

Б)Молекулярная масса гликогена больше, чем у амилопектина и достигает 100 млн. Такой размер макромолекул содействует выполнению функции резервного углевода.

52. Напишите формулы дисахаридных фрагментов молекул хондроитинсульфата и гиалуроновой кислоты.

Назовите типы гликозидной связи внутри дисахаридных фрагментов и между ними.

Укажите биологическую роль перечисленных гетерополисахаридов.

Ответ

1. Формулы дисахаридных фрагментов молекул хондроитинсульфата и гиалуроновой кислоты.

2.Типы гликозидной связи внутри дисахаридных фрагментов – β -1, 3 гликозидная связь, между фрагментами - β -1, 4 гликозидная связь.

3.Биологическая роль:

А) Гиалуроновая кислота является главным компонентом синовиальной жидкости, отвечающим за её вязкость. Гиалуроновая кислота — важный компонент суставного хряща, в котором присутствует в виде оболочки каждой клетки (хондроцита). Гиалуроновая кислота входит в состав кожи, где участвует в регенерации ткани. Гиалуроновая кислота играет важную роль в гидродинамике тканей, участвует в процессе развития опухолей.

Б) Хондроитинсульфат стимулирует синтез гиалуроновой кислоты, укрепляя соединительнотканные структуры: хряща, сухожилий, связок, кожи. Оказывает анальгетическое и противовоспалительное действие, является хондропротектором, способствует активной регенерации хряща. Особенностью хондроитина является его способность сохранять воду в толще хряща в виде водных полостей, создающих хорошую амортизацию и поглощающих удары, что в итоге повышает прочность соединительной ткани. Важным действием хондроитина является его способность угнетать действие специфических ферментов, разрушающих соединительную ткань.

Аминокислоты. Пептиды

53. Напишите проекционные формулы Фишера для всех изомеров треонина.

Объясните, почему эта аминокислота существует в виде четырех пространственных изомеров.

Укажите стереоизомер треонина, входящий в состав белков.

Назовите другие аминокислоты, содержащиеся в белках, имеющие два хиральных центра.

Ответ

1. Проекционные формулы Фишера для всех изомеров треонина

2.Треонин существует в виде четырех пространственных изомеров, так как у него имеется два хиральных центра: атом углерода, связанный с аминогруппой и атом углерода, связанный с гидроксильной группой.

3. В состав белков входит L-треонин.

4. Содержащиеся в белках аминокислоты, имеющие два хиральных центра:

изолейцин, треонин, гидроксипролин, 5-гидроксилизин и цистин

54. Напишите уравнения реакций восстановительного аминирования с участием a-кетоглутаровой кислоты и трансаминирования с участием аспарагиновой и пировиноградной кислот.

Назовите все органические соединения, участвующие в реакции, по ЗН ИЮПАК.

Ответ

Восстановительное аминирование – метод синтеза a -аминокислот из a -оксокислот при участии кофермента НАД Н в качестве восстанавливающего реагента.

Трансаминирование – основной путь биосинтеза аминокислот. При трансаминировании происходит взаимообмен двух функциональных групп – аминной и карбонильной между аминокислотой и кетокилотой. Реакция осуществляется при участии ферментов трансаминаз и кофермента пиридоксальфосфата.

55. Напишите уравнения реакций окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты (in vivo) и неокислительного дезаминирования лейцина (in vivo, in vitro).

Назовите все участвующие в реакции вещества по ЗН ИЮПАК.

Укажите биологическое значение реакции дезаминирования.

Ответ

1. Уравнение реакции окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты (in vivo).

Окислительное дезаминирование происходит при участии ферментов оксидаз и кофермента НАД⁺, который выступает в качестве окислителя. В результате выделяется аммиак и образуется соответствующая кетокислота.

2. Уравнение реакции неокислительного дезаминирования лейцина (in vivo).

Неокислительное дезаминирование происходит путем отщепления аммиака под действием ферментов с образованием  ,  -непредельных кислот.

3. Уравнение реакции неокислительного дезаминирования лейцина (in vitro).

Аминокислоты содержат первичную аминогруппу и подобно первичным аминам взаимодействуют с азотистой кислотой с выделением азота. При этом происходит замещение аминогруппы на гидроксильную. Реакция используется для количественного определения аминокислот по объему выделившегося азота (метод Ван-Слайка).

4. Биологическое значение реакции дезаминирования: с помощью реакций дезаминирования снижается избыток аминокислот в организме.

56. Напишите уравнения реакций солеобразования валина, декарбоксилирования тирозина, гидроксилирования фенилаланина.

Назовите все участвующие в реакции вещества по ЗН ИЮПАК.

Укажите значение этих реакции.

Ответ

1. Уравнения реакций

2. Значение реакций: реакции солеобразования используют для защиты аминогруппы при пептидном синтезе, декарбокислирование – один из способов получения биогенных аминов, гидроксилирование фенилаланина – первый этап его метаболизма.

57. Напишите уравнение реакции образования трипептида Три – Сер – Мет.

Выделите пептидные связи.

Назовите незаменимые аминокислоты, входящие в состав трипептида.

Укажите, в какой среде находится ИЭТ трипептида.

Объясните роль серина в формировании пространственной структуры пептидов и белков.

Ответ

1. Уравнение реакции образования трипептида Три – Сер – Мет

2.В состав трипептида входят незаменимые аминокислоты триптофан и метионин

3.Изоэлектрическая точка пептида находится в среде, близкой к нейтральной, поскольку входящие в него аминокислоты содержат неполярные радикалы (триптофан и метионин) и полярный неионогенный радикал (серин). Предположительно, ИЭТ пептида =5, 7-5, 8.

4. Роль серина в формировании пространственной структуры пептидов и белков определяется наличием гидроксогруппы, способной образовывать водородные связи. Водородные связи участвуют в формировании вторичной, третичной и четвертичной структур белков.

4. Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты

58. Напишите строение гуанина, урацила и комплементарных им оснований.

Продемонстрируйте варианты образования водородных связей.

Объясните механизм их возникновения.

Ответ

1. Строение гуанина, урацила и комплементарных им оснований.

Урацил комплементарен аденину, гуанин –цитозину. На схемах указаны варианты образования водородных связей между основаниями.

2. Механизм возникновения водородных связей: атомы водорода, на которых, вследствие разности электроотрицательностей водорода и азота, формируется частичный положительный заряд, притягиваются к атомам кислорода, входящим в состав карбонильных групп и атомам азота, входящим в состав гетероциклов. На атомах О и N сформирована избыточная электронная плотность. Электростатическое притяжение противоположно заряженных частиц приводит к образованию водородной связи.

59. Напишите схемы полного и неполного гидролиза аденозин-5'-фосфата.

Выделите сложноэфирную и гликозидную связи.

Назовите продукты реакций.

Укажите механизм реакций.

Ответ

Аденозин-5'-фосфат легко гидролизуется под влиянием слабых кислот при нагревании. При этом образуется аденозин, рибоза и фосфорная кислота. При неполном гидролизе могут образовываться различные продукты, в том числе аденозин и ортофосфорная кислота.

60. Напишите схему взаимодействия АТФ с a-аланином (образование аминоациладенилатного комплекса).

Назовите биологическую роль этого процесса.

Ответ

1. Схема взаимодействия АТФ с a-аланином (образование аминоациладенилатного комплекса).

2. Биологическая роль этого процесса –активирование аминокислоты для реакции биосинтеза.

61. Напишите строение антикодона в т-РНК, соответствующего кодону УГУ в и-РНК.

Ответ

Антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК. Т.о. антикодон будет представлен последовательностью нуклеотидов, комплементарных урацилу, гуанину, урацилу. Таковыми нуклеотидами, соотвественно, являются: аденин (А), цитозин(Ц) и аденин (А). т.о., строение антикодона -АЦА

62. Напишите схему превращения яблочной (гидроксибутандиовой) кислоты в щавелевоуксусную (оксобутандиовую) кислоту с участием кофермента НАД⁺.

Укажите биологическое значение реакции.

Покажите строение НАД⁺.

Ответ

1. Схема превращения яблочной (гидроксибутандиовой) кислоты в щавелевоуксусную (оксобутандиовую) кислоту с участием кофермента НАД⁺.

2. Биологическое значение реакции: данная реакция входит в цикл Кребса, в ходе которого осуществляется биологическое окисление субстратов до воды и углекислого газа.

3. Строение НАД⁺(окисленная форма никотинамидадени́ ндинуклеоти́ да)

63. Напишите схему реакции превращения пировиноградной кислоты в молочную с участием кофермента НАДН.

Объясните возможность протекания обратного процесса.

Покажите строение НАДН.

Ответ

1. Схема реакции превращения пировиноградной кислоты в молочную с участием кофермента НАДН.

2. Процесс превращения пировиноградной кислоты в молочную протекает в анаэробных условиях. Возможность протекания обратного процесса обусловлена действием фермента лактатдегидрогеназы.

3. Строение НАДН (восстановленная форма никотинамидадени́ ндинуклеоти́ да)

⇐ Предыдущая 1 2 34