|
|
V. Подведение итогов занятия.Модульная единица 1.1. «Номенклатура органических соединений. Природные сопряженные структуры. Кислотно-основные взаимодействия в механизме реализации свойств важнейших классов биоорганических соединений. Окислительно-восстановительные процессы в организме» Занятие 1.1.4 Методические указания для студентов ТЕМА: «Cвойства и биологическая роль карбонильных соединений» ЦЕЛЬ: Сформировать представления о химических свойствах альдегидов и кетонов, механизме нуклеофильного присоединения как основы для понимания аналогичных реакций, протекающих в организме, и имеющих значение в синтезе лекарственных препаратов и аналогов природных соединений. ЗНАТЬ: Электронное строение карбонильной группы и ее влияние на образование других реакционных центров в молекуле. Общий механизм реакций нуклеофильного присоединения. Реакции присоединения спиртов, аминов, гидразинов и их производных. Реакции альдольной и кротоновой конденсации. Реакции окисления и восстановления. УМЕТЬ: Определять реакционные центры в молекулах альдегидов и кетонов. Приводить схемы реакций карбонильных соединений с образованием полуацеталей, ацеталей, иминов, гидразонов. Приводить схемы реакций альдольной и кротоновой конденсации. Приводить схемы реакций окисления и восстановления альдегидов. ВЛАДЕТЬ: Навыками определения реакционных центров в молекулах альдегидов и кетонов. Навыками написания реакций нуклеофильного замещения с участием карбонильных соединений. ЗНАЧЕНИЕ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ: Реакции, протекающие по типу нуклеофильного присоединения, реализуются в организме человека в процессе углеводородного обмена. Эти реакции протекают за счет карбонильной группы, входящей в состав альдегидов и кетонов. Альдегиды, встречающиеся в живом организме, участвуют, в частности, в утилизации аммиака, в результате образуются имины – вещества необходимые для синтеза аминокислот. Со свойствами альдегидов связаны синтезы ряда лекарственных препаратов. Так, фурфурол, используется для получения фурацилина, из хлораля получают хлоральгидрат. Присутствие карбонильной группы придает дезинфицирующие свойства и наркотическое действие органическим соединениям. I. Теоретические вопросы
II. Обучающие упражнения Задание 1. С учетом электронного строения карбонильной группы, обоснуйте различия в реакционной способности альдегидов и кетонов. Решение:Различия в реакционной способности альдегидов и кетонов определяются особенностями карбонильной группы >C=O, обладающей полярностью – электронная плотность между атомами С и О распределена неравномерно, сдвинута к более электроотрицательному атому О.
В результате карбонильная группа приобретает повышенную реакционную способность, что проявляется в разнообразных реакциях присоединения по двойной связи. Во всех случаях кетоны менее реакционноспособны, чем альдегиды, в частности, из-за пространственных затруднений, создаваемых двумя органическими группами R.
Задание 2. Приведите схемы наиболее характерных реакций присоединения с участием карбонильной группы на примере ацетальдегида. Решение:К числу реакций присоединения относятся: реакции образования ацеталей, иминов, присоединение синильной кислоты и другие. При взаимодействии со спиртами альдегиды образуют полуацетали – соединения, содержащие одновременно алкокси- и гидрокси-группу у одного атома углерода: >C(OH)OR. Полуацетали могут далее реагировать с еще одной молекулой спирта, образуя полные ацетали – соединения, где у одного атома углерода находятся одновременно две RО-группы: >C(OR)2. Реакцию катализируют кислоты и основания. В случае кетонов присоединение спиртов к двойной связи в С=О затруднено.
Решение:Для гидроксикарбонильных соединений с достаточно удалёнными друг от друга функциональными группами возможна внутримолекулярная циклизация. Например, g- и d-гидроксиальдегиды возможно взаимодействия гидроксильной и карбонильной групп. Примером такого альдегида является D-глюкоза:
Задание 4. В чем заключается сущность реакций альдольной конденсации? В чем заключается биологическая роль этого типа реакций. Приведите примеры. Решение: Для альдегидов и кетонов возможна конденсация, проходящая между двумя молекулами одного и того же соединения. При такой конденсации альдегидов двойная связь одной из молекул раскрывается, образуется соединение, содержащее одновременно альдегидную и ОН-группу, называемое альдолем (альдегидоспирт). Протекающую конденсацию называют, соответственно, альдольной, эту реакцию катализируют основания. Полученный альдоль может далее конденсироваться с образованием двойной связи С=С и выделением конденсационной воды. В итоге получается ненасыщенный альдегид. В альдольной конденсации могут совместно участвовать молекулы различных альдегидов, а также одновременно альдегид и кетон, во всех случаях происходит удлинение углеродной цепи. Примерами биологически значимых реакций альдольной конденсации являются синтез лимонной кислоты (цикл Кребса) из щавелевоуксусной кислоты и ацетилкофермента А:
III. Задания для самостоятельной работы 1. Напишите формулу цитраля (3,7-диметилоктадиен-2,6-аль), входящего в состав лекарственных средств, применяемых для лечения глаз. Проявляется ли эффект сопряжения в данной системе? Покажите электронные эффекты. 2. Дайте систематическое название представленным ниже соединениям, в каком из них карбонильная группа обладает большей склонностью к реакциям нуклеофильного присоединения? Объясните свой выбор на основании распределения электронной плотности в молекулах. Напишите схему реакции взаимодействия более реакционноспособного вещества с этиловым спиртом.
3. Какое химическое превращение произойдет с 5-гидроксигексаналем в кислой среде? 4. При заболевании диабетом в организме в результате неполного окисления жиров накапливаются кетокислоты и кетоны. Напишите структуру веществ А и В, а также укажите условия реакций и побочные продукты в следующей цепочке превращений:
5. Написать уравнение реакции альдольной конденсации между N-ацетил-D-маннозамином и пировиноградной кислотой (получение N-ацетил-D-нейраминовой /сиаловой/ кислоты). IV. Выполнение самостоятельной аудиторной работы «Cвойства и биологическая роль карбонильных соединений» V. Подведение итогов занятия. VI. Домашнее задание:Свойства карбоновых кислот и угольной кислоты. Контрольное тестирование по модулю I. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1. Биоорганическая химия. Учебник. (Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. , Зурабян С.Э.).- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010 – 416 с. 2. Презентации лекций по вариативному курсу.
Дополнительная литература 1. ХИМИЯ общая и биоорганическая. Учебник (К.Н. Зеленин, В.В. Алексеев). – СПб., ЭЛБИ-СПб., 2003. – 712 с. 2. Биоорганическая химия: руководство к практическим занятиям: учеб. пособие для студентов мед. вузов/ под ред. Н.А. Тюкавкиной - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010 – 168 с.
Методическая рекомендация переработана 10 февраля 2015г.
Зав. кафедрой общей и биоорганической химии, д.х.н., профессор Сторожок Н.М. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Точно так же (раскрывая двойную связь С=О) аммиак и амины реагируют с альдегидами и кетонами, продукты присоединения неустойчивы и конденсируются с выделением воды и образованием двойной связи C=N. В случае аммиака получаются имины:
Задание 3. Что такое циклические полуацетали? Соединения какой структуры склонны к их образованию? Приведите пример.
По типу альдольной конденсации в организме протекает и реакция образования сиаловой кислоты – компонента хрящевой ткани.
