Материал: 5194
16
функциональными производными карбоновых кислот (общая формула
RC X
||
O ). При действии на кислоту пятихлористого фосфора гидроксил замещается на галоген (атом хлора) с образованием галогенангидрида:
Темы 10 – 11. АМИНЫ, АМИНОКИСЛОТЫ, БЕЛКИ
Обучающая задача
Напишите схему образования трипептида из галогенангидридов следующих аминокислот: цистеина, аланина и фенилаланина. Какая цветная реакция доказывает присутствие в этом пептиде ароматического кольца? Напишите схему этой реакции.
Различные аминокислоты, образуя белки, соединяются за счет карбоксильных и
аминогрупп при помощи группировки – С– NH –, называемой пептидной связью.
||
О
Продукт взаимодействия двух α-аминокислот называется дипептидом, трех – трипептидом, многих – полипептидом. Образование полипептидов из α-амино- кислот лежит в основе синтеза белковых веществ в живых организмах. Общую формулу полипептида можно представить следующим образом:
[ C NH |
C H ]n |
|
|| |
| |
|
O |
R |
где R – различные группы атомов. |
1 этап. Для синтеза белковых веществ используют галогенангидриды α- аминокислот. По условию в реакцию вводим хлорангидрид указанных аминокислот:
17
Называют пептиды по имени входящих в их состав α-аминокислот, заменяя окончание – ин на – ил в тривиальных названиях тех аминокислот, карбоксильные группы которых образовали пептидную связь. Таким образом, полученный трипептид называется цистеил-аланил-фенилаланин.
2 этап. Одной из качественных реакций на белки является ксантопротеиновая реакция, доказывающая присутствие в белке ароматических α-аминокислот. При нагревании с азотной кислотой белок окрашивается в желтый цвет. Ксантопротеиновая реакция – это реакция нитрования ароматического кольца. Схему реакции запишем с фрагментом пептидной цепи:
Тема 13. УГЛЕВОДЫ
Обучающая задача
Напишите схему взаимодействия α-D-фруктофуранозы с 1 молем этилового спирта (в присутствии сухого HCl) .
α-D-фруктофураноза – представитель кетогексоз с общей формулой C6H12O6. Из приведенного в условии названия следует, что D-фруктоза находится в пятичленной (фуранозной) циклической форме в виде α-таутомера.
Принадлежность к D-стереохимическому ряду означает, что конфигурация наиболее удаленного от карбонильной группы асимметрического атома углерода совпадает с конфигурацией D-глицеринового альдегида.
1 этап. При растворении в воде моносахариды существуют в пяти таутомерных формах: в оксикарбонильной (раскрытое полукольцо) и четырех циклических полуацетальных формах (два пятичленных цикла – фуранозные формы и два шестичленных – пиранозные формы).
Вначале запишите оксикарбонильную форму D-фруктозы, используя проекционную формулу Фишера:
18
Фруктоза – представитель кетогексоз. Карбонильную группу здесь образует
вторичный атом углерода. Принадлежность к D-ряду определяют по конфигурации пятого углеродного атома (водород слева, а гидроксил справа от оси молекулы)
D – фруктоза
Образование циклических форм происходит при следующих превращених: атом водорода спиртового гидроксила переходит к карбонильному кислороду (по месту разрыва двойной связи), а кислород этого гидроксила соединяется со вторым атомом углерода. Если в превращении участвует гидроксил при пятом атоме углерода, образуется пятичленный цикл (фуранозный), а если участвует гидроксил при шестом атоме углерода – образуется шестичленный цикл (пиранозный). Второй углеродный атом, который в карбонильной форме был карбонильным углеродом, называется полуацетальным углеродным атомом, а соединенная с ним гидроксильная группа – полуацетальным или гликозидным гидроксилом. Этот углеродный атом в цикле становится новым асимметрическим атомом, поэтому каждая полуацетальная форма, как пиранозная, так и фуранозная, может существовать в виде двух стереоизомеров с противоположным пространственным расположением водорода и гидроксила при полуацетальном углероде; причем формы, в которых гидроксил обращен вправо, называются α-формами, а те, у которых он обращен влево – β-формами:
Формулы Фишера лишь условно отражают строение моносахарида, более правильным является способ изображения по Хеуорсу. При этом циклические формы располагают как бы перпендикулярно плоскости листа бумаги, т.е.
19
перспективно; атомы водорода и гидроксильные группы изображаются вверх и вниз от плоскости кольца.
Тогда таутомерное равновесие, существующее в растворе D-фруктозы, пользуясь формулами Хеуорса, можно изобразить следующей схемой:
2 этап. Следует различать, какая из существующих в растворе таутомерных форм может вступать в ту или иную реакцию. Если реакция идет по карбонильной группе, то реагирует, естественно, раскрытая оксикарбонильная форма (содержащая карбонильную группу)
В реакциях образования гликозидов участвуют гидроксильные группы и, прежде всего, наиболее активный полуацетальный гидроксил, поэтому схемы таких реакций следует писать с одной из полуацетальных форм.
По условию в реакцию нужно ввести α-D-фруктофуранозу. Реакция моносахаридов со спиртами идет по полуацетальному гидроксилу с образованием гликозида – производного, в котором водород в гидроксиле замещается радикалом. Реакция протекает при нагревании в присутствии сухого HCl. Остальные гидроксильные группы в этих условиях со спиртами не взаимодействуют.
20
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Вариант 1
1.Получите 2,3-диметилбутан реакцией Вюрца (действием металлического натрия на галогенопроизводные соответствующих углеводородов). Напишите четыре изомера этого соединения, назовите все углеводороды по международной номенклатуре.
2.Напишите схемы реакций получения уксусного альдегида из ацетилена и приведите следующие реакции для этого альдегида: а) окисления; б) восстановления; в) с бисульфитом натрия. Назовите полученные соединения.
3.Исходя из пропина, получите 2-хлорпропан, а также напишите реакцию гидратации пропина (реакция Кучерова). Назовите полученные вещества по международной номенклатуре.
4.Напишите схемы получения бензола из следующих исходных веществ: а) ацетилена; б) циклогексана. Объясните, в чем заключается ароматический характер бензола. Приведите примеры реакций замещения и присоединения для бензола. Назовите полученные вещества.
5.Пользуясь правилами замещения в бензольном ядре, напишите схемы реакций: а) бромирования анилина; б) сульфирования бромбензола; в) нитрования пропилбензола. Назовите полученные соединения. Реакции проведите с 1 молем каждого реагента.
6.Напишите структурные формулы спиртов: а) пропанола-1, б) бутанола-2; в) 3- метилпентанола-3. Укажите, какие из них являются первичными, вторичными и третичными. Напишите схемы реакций окисления каждого спирта. Назовите продукты реакции.
7.Подействуйте на 2-метилбутан 1 молем хлора (при облучении). Напишите и назовите по международной номенклатуре семь изомеров полученного соединения.
8.Получите уксусную кислоту из бромистого метила (с помощью нитрильного синтеза). Напишите схемы реакций уксусной кислоты с: а) этанолом в присутствии концентрированной серной кислоты; б) пятихлористым фосфором; в) гидратом окиси магния. Назовите полученные соединения.
9.Получите один трипептид из аланина и двух молекул глицина. Напишите схему реакции и назовите полученный пептид. Определите его заряд.