Тема 9. Азотистые соединения.

9.1. АМИНЫ

При изучении этой темы уясните разницу между аминами и четвертичными основаниями. Различают не только амины первичные, вторичные и третичные, но и по количеству аминогрупп – моноамины, диамины, триамины и полиамины.

Обычно амины называют по радикалам, которые входят в их молекулы, с прибавлением суффикса -амин. По международной номенклатуре называют по общим принципам с указанием цифрой места положения аминогруппы в углеводородном остатке молекулы.

2-аминобутан 1, 4-диаминобутен-2

Изучите принцип общего способа получения аминов из галогенопроизводных и аммиака (способ Гофмана). Вспомните реакцию аммиака с водой. Как реагируют амины с водой? Из химических свойств аминов изучите реакции образования кислых и средних солей, реакции с азотистой кислотой. Из отдельных представителей следует знать строение, способы получения и свойства метиламина, триметиламина, путресцина, кадаверина, коламина и холина.

9.2. АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНЫ.

Многие ароматические амины носят эмпирические названия. Важнейшим способом получения их является метод Н.Н. Зинина. Изучите эту реакцию. Наличие основных свойств у ароматических аминов, выраженных очень слабо, доказывается реакцией образования солей. Изучите реакции образования солянокислого и сернокислого анилина. Из основных химических свойств надо знать реакции алкилирования и ацилирования, а также реакции образования триброманилина и сульфаниловой кислоты.

Из отдельных представителей следует знать строение, свойства и значение анилина, белого стрептоцида, дифениламина и диметиламина.

Вопросы для самопроверки

1. Классификация аминов. Что такое первичный, вторичный и третичный амин?

2. Напишите уравнения реакций взаимодействия аминов с соляной кислотой.

3. Как реагируют первичные, вторичные и третичные амины с азотистой кислотой?

4. Напишите уравнение реакции получения анилина по методу Н.Н. Зинина.

5. Почему амины обладают основными свойствами?

6. В чем различие химических свойств аминов жирного и ароматического ряда?

7. Какие соединения называются аминоспиртами?

9. Напишите формулу коламина и холина, укажите их биологическую роль.

9.3. АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Аминокислоты классифицируют по количеству карбоксильных и аминных групп (моноаминомонокарбоновые, моноаминодикарбоновые, диаминомонокарбоновые), по характеру углеводородного радикала (аминокислоты алифатического ряда, ароматические и гетероциклические аминокислоты), по месту положения аминогрупп (α -, β - и γ - аминокислоты), а также по наличию серы и гидроксигруппы (гидроксиаминокислоты и аминокислоты, содержащие серу).

Чаще используются эмпирические названия аминокислот. Например, гликокол, аланин, валин, лизин и др.

Для аминокислот характерны три вида изомерии:

- структурная,

- изомерия положения,

- оптическая изомерия (природные аминокислоты, относятся к L- ряду).

Изучите реакцию получения аминокислот действием на галогенокислоты аммиаком.

Следует знать следующие характерные для аминокислот химические реакции:

- образование внутренних солей,

- образование солей,

- взаимодействие с формальдегидом,

- образование сложных эфиров,

- образование ангидридов (дипептидов, трипептидов),

- действие азотистой кислоты.

Аминокислоты диссоциируют в воде как амфотерные соединения и характеризуются определенным значением изоэлектрической точки. Студент должен уметь написать реакции ионизации любой из указанных ниже аминокислот. Из отдельных представителей следует обратить внимание на строение, свойства и значение глицина, аланина, треонина, валина, лейцина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, орнитина, аргинина, лизина, цистеина, цистина, метионина, серина, фенилаланина, тирозина, триптофана и гистидина. Следует иметь современное представление о строении белков.

Вопросы для самопроверки

1. Как подразделяются аминокислоты в зависимости от углеродного радикала, количества карбоксильных и аминных групп, входящих в молекулы аминокислот?

2. Напишите реакции диссоциации аминокислот. Объясните, почему они обладают амфотерными свойствами?

3. Какие соединения называются полипептидами?

4. Строение глутатиона и его биологическая роль.

5. Классификация белков. Какие белки называются простыми, сложными?

6. Назовите основные качественные реакции на белки.

Тема 10. Углеводы (сахара).

10.1. ПРОСТЫЕ УГЛЕВОДЫ (МОНОСАХАРИДЫ)

При изучении особенностей строения моносахаридов на примере глюкозы обратите внимание на доказательства наличия в ее молекуле неразветвленной цепи атомов углерода, альдегидной спиртовых групп. Следует разграничить представления о строении моносахаридов, выдвинутые с одной стороны Киллиани, Фишером и А.А. Колли, и с другой - А.А Колли, Толленсом и Хеуорсом→ гидратная → Циклическая (полуацетальная форма ). Заучите определение, которое дается полуацетальному, или гликозидному гидроксилу. Как выглядят формулы Хеурса?

Моносахариды классифицируют в зависимости от числа атомов углерода в молекулах (пентозы, гексозы) и от наличия альдегидной или кетоновой группы (альдозы и кетозы).

Между числом асимметрических атомов углерода (n) и числом возможных-стереизомеров (N) существует математическая зависимость N=2ⁿ. Поэтому альдогексозы, содержащие 4 асимметрических атома углерода, могут иметь 16 изомерных форм. Изучите принципы разделения стереоизомеров ( по М.А.Розанову) на Д- и L-ряды (по конфигурации Д- и L-глицеринового альдегида).

Существуют различные циклические таутомерные формы моносахаридов. Различия циклических таутомерных форм моносахаридов зависят от того, что циклы могут быть шестичленными (пиранозными) и пятичленными (фуранозными); циклические таутомерные формы отличаются расположением в пространстве полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Д- глюкоза Проекционная α - Д- глюкопираноза

формула по Фишеру по Хеорсу

Моносахариды могут быть получены:

- гидролизом полисахаридов;

- альдольной конденсацией (А.М. Бутлерова);

- неполным окислением многоатомных спиртов.

Д- фруктоза Проекционная α - Д- фруктофураноза

формула по Фишеру по Хеуорсу

Из физических свойств изучите сущность явления мутаротации.

При изучении химических свойств обратите внимание на реакции окисления моносахаридов, образования озазонов, сахаратов, простых и сложных эфиров, гликозидов, а также брожение.

Из отдельных представителей моносахаридов следует знать строение, свойства и значение пентоз (L- арабиноза, Д- ксилоза, Д- рибоза, Д- дезоксирибоза) и гексоз (Д- глюкоза, Д- галактоза, Д- фруктоза, Д- манноза), что такое уроновые кислоты и аминосахара (Д- глюкозамин и Д- галактозамин).

10.2. СЛОЖНЫЕ УГЛЕВОДЫ

Полисахариды- ангидриды моносахаридов делят на две группы: олигосахариды и высшие полисахариды.

Из олигосахаридов интерес представляют дисахариды, которые могут быть разделены на две подгруппы:

- восстанавливающие;

- невосстанавливающие.

Из восстанавливающих дисахаридов изучите циклические и альдегидные таутомерные формы мальтозы и лактозы, а из невосстанавливающих дисахаридов - циклические формы сахарозы.

В отличие от невосстанавливающих, дисахариды мальтозного типа строения (восстанавливающие) переходят в альдегидные таутомерные формы и окисляются в щелочной среде при действии слабых окислителей- реакция серебряного зеркала, Троммера и Фелинга. Все дисахариды проявляют спиртовые свойства.

Из высших полисахаридов наибольший интерес представляют крахмал, гликоген, клетчатка и мукополисахариды.

Изучите схему гидролиза крахмала, отметив его промежуточные и конечные продукты распада. Обратите внимание на различие в строении фракций крахмала- амилозы и амилопектина.

Молекулы гликогена построены по тому же принципу, как и молекулы амилопектина (с наличием α - 1, 4- и α - 1, 6- гликозидных связей). Молекулы клетчатки имеют линейное строение с β - 1, 4- гликозидными связями. Изучите реакции образования мононитрата, динитрата и тринитрата в клетчатке.

Вопросы для самопроверки.

1. Какой атом углерода называется асимметрическим?

2. Что называется рацематом?

3. Напишите карбонильные формулы Д- глюкозы, Д- фруктозы.

4. Что такое L- и Д-, α - и β - формы сахара?

5. Напишите альдегидные и циклические формы глюкозы.

6. Мутаротация. Объясните это явление на примере глюкозы.

7. Что такое гликозидный гидроксил? Какие реакции свойственны Сахарам поэтому гидроксилу?

8. Напишите уравнения реакций образования мальтозы и целлобиозы. Чем отличаются формулы этих дисахаридов?

9. Приведите примеры восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов.

10. Гидролиз крахмала и клетчатки. Какие промежуточные и конечные продукты при этом образуются?

11. Строение гликогена и его биологическая роль.

Тема 11. Липиды (жиры).

Жиры (триглицериды) – сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами.

Известно, что жиры животного и растительного происхождения представляют собой сложный комплекс органических соединений. Основной составной частью всех жиров являются сложные эфиры трехатомного спирта – глицерина и жирных кислот, называемые триглицеридами. Такие сложные эфиры имеют следующую общую формулу:

В состав триацилглицеринов входят остатки насыщенных и ненасыщенных кислот нормального строения, преимущественно с четным числом атомов углерода от 8 до 24. Наиболее часто встречаются в составе жиров высшие жирные кислоты: предельные кислоты – пальмитиновая и стеариновая, лауриновая и миристиновая; непредельные кислоты – олеиновая и линолевая и линоленовая.

Естественные жиры в большинстве случаев представляют собой смесь разнокислотных триглицеридов (содержат остатки разных кислот). Однокислотные триглицериды в жирах бывают лишь в том случае, если одной из кислот значительно больше, чем остальных. Однокислотные триглицериды чаще встречаются в животных жирах, чем в растительных.

Обратите внимание, что единственным спиртом, участвующим в образовании составной части жиров – сложных эфиров – является трехатомный спирт – глицерин. Поэтому сложные эфиры жиров называют глицеридами.

Жиры под влиянием щелочей гидролизуются с образованием калиевых солей жирных кислот (мыла) и глицерина:

Гидролиз (омыление) в кислой или в щелочной среде, или под действием ферментов:

Мыла – соли высших жирных кислот. В медицине и ветеринарии часто применяется жидкое (калиевое) мыло, называемое медицинским мылом. Важнейшим этапом производства мыла является омыление (гидролиз) жиров едкими щелочами.

Гидрирование (гидрогенизация) – процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жира. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных, и жидкие растительные жиры превращаются в твёрдые (маргарин).

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие соединения называются жирами?

2. Напишите уравнение реакции образования триолеина.

3. Что называется омылением? Мылом?

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒