Биоорганическая химия

Учебники

1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия (2012, 2008, 1985г.)
2. Степаненко

Органические соединения - углеводороды и их функциональных производных (соединений, содержащих функциональные

Функциональные группы:
- атомные группировки – атомы металлов и неметаллов (CH3Cl,

Классификация углеводородов

Вспомнить номенклатуру!!

алканы

Алканы – малореакционноспособные соединения, «химические мертвецы».
С трудом вступают в реакции

алкены

присоединение галогенов (Cl2, Br2)
при комнатной температуре в растворах

Обесцвечивание брома

Присоединение галогеноводородов
в растворе и в газовой фазе

Присоединение воды (гидратация)
Катализатор – сильная

Реакции полимеризации – взаимодействие двух или более молекул ненасыщенных соединений или

Диеновые углеводороды

Кумулированные
Изолированные
Сопряженные

аллен

бутадиен-1,3

Делокализованная связь – ковалентная связь, молекулярная орбиталь которой охватывает более двух

Особенности реакций присоединения к алкинам

Алкины менее реакционно способны в AE2

Гидратация алкинов

Более важной in vivo является двойная связь. Возникновение двойной связи и

Окисление алкенов

Обесцвечивание KMnO4 – качественная реакция на кратные связи.

Способы получения алканов, алкенов, алкинов, алкадиенов
самостоятельно

Циклические углеводороды

Алициклические углеводороды:
- полиметиленовые углеводороды
- производные ментана

По числу циклов: - моноциклические

Полиметиленовые углеводороды

По величине цикла
- малые циклы

Структура плоская
Валентные углы сильно отличаются от

нормальные циклы
(5, 6, 7 атомов С в цикле)

Характерны реакции радикального

Конформации циклогексана

«кресло»

«ванна»

средние циклы (8 – 11 атомов С)
макроциклы (12 и больше атомов

II. Ароматические углеводороды

Критерии ароматичности

Геометрический: все ароматические системы имеют плоскую замкнутую в цикл сопряжённую

Механизм электрофильного замещения в ароматическом ядре SE2

Название
реакции реагент условия Е+ продукт

Ориентирующее действие заместителей в бензольном ядре

орто- мета- пара-

Заместители

I. Активирующие ЭД-заместители. Облегчают ЭФ-замещение по сравнению с незамещённым бензолом,

II. Дезактивирующие ЭА-заместители. Затрудняют ЭФ-замещение по сравнению с незамещённым бензолом, и

III. Дезактивирующие орто- и пара-ориентанты: F, Cl, Br, I
(-I), (+C)

Окисление ароматических соединений

Окисление аренов

трудно легко очень легко

алкан спирт альдегид карбоновая
кислота

Генетическая связь между классами

Гидроксилпроизводные углеводородов

Спирты. Фенолы.

Гидроксилпроизводные углеводородов

СПИРТЫ (ROH)
Классификация

Номенклатура

Химические свойства спиртов

I. Реакции с сохранением атома кислорода в молекуле спирта
кислотно-основные

Как основания спирты сильнее, чем вода:

2) образование простых эфиров через алканоляты
3) образование сложных эфиров карбоновых кислот
4)

II. Реакции с разрывом связи C-O
1) взаимодействие с галогеноводородами HCl, HBr,

2) Взаимодействие с галогенидами фосфора
3) С кислородсодержащими неорганическими кислотами

Лаурилсульфат (15 атомов

4) образование простых эфиров (межмолекулярное отщепление H2O)
5) дегидратация (внутримолекулярное отщепление H2O)

Предельные многоатомные спирты

этиленгликоль

глицерин

ксилит

сорбит

Качественная реакция на многоатомные спирты
Двух- и трёхатомные спирты образуют гликоляты или

ФЕНОЛЫ

Одноатомные фенолы

(оксибензол)

Химические свойства фенолов

I. Реакции электрофильного замещения (SE) (характерны для ароматического ядра) OH – электронодонор

2. Сульфирование

3. Нитрование

Концентрированная азотная кислота и нитрующая смесь
окисляют фенол, поэтому его нитруют

II. Кислотные свойства гидроксильной группы

Качественная реакция на все фенолы

Фенолят железа(III)
Фиолетовое окрашивание

III. Образование эфиров (реакции ОН-группы)

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ

R-O-R, Ar-O-R, Ar-O-Ar
(Ar – ароматический радикал)

Изомерны соответствующим спиртам

Малореакционноспособные соединения.
Устойчивы к гидролизу, действию разбавленных кислот, сильных оснований.

Карбонильные производные

- ароматические альдегиды

бензальдегид

- алифатические кетоны СnH2nO

Строение и свойства карбонильной группы

Химические свойства альдегидов и кетонов

Реакции окисления

a)

реакции с Ag2O и Cu(OH)2 – качественные на

б) ароматический бензальдегид окисляется прямо на воздухе:

жидк.

тв. кристаллы

в) кетоны не окисляются, а в жестких условиях разрушаются.

г) реакция дисмутации (реакция Канниццаро):

Реакции полимеризации и конденсации

а) полимеризация характерна для низших альдегидов:

снотворное средство

метальдегид

б) сложно-эфирная конденсация (реакция Тищенко):

в) альдольная конденсация (реакция Бутлерова):

Реакции присоединения к карбонильной группе

а) присоединение водорода (H2/Ni) (восстановление)

б) +HCN
HCN – очень слабая кислота. Анион любой слабой кислоты является

в) присоединение бисульфита натрия NaHSO3

г) образование полуацеталей и ацеталей:

д) аналогично для кетонов идет образование полукеталей и кеталей

е) Взаимодействие с PCl5, PBr5, PI5

ж) Взаимодействие с производными аммиака

с фенилгидразином C6H5NHNH2:

аналогично идут реакции с гидроксиламином

Реакции по связям С-Н в алкильном радикале R

а) кислотность и енолизация

б) галогенирование альдегидов и кетонов

хлораль

хлоральгидрат

Получение альдегидов и кетонов

Окислением первичных спиртов (CuO) получают альдегиды, а

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

(карбоксильные производные)

Классификация:
алифатические КК (предельные и непредельные)
ароматические КК
гетероциклические КК

Содержат карбоксильную группу,
связанную с

Предельные монокарбоновые кислоты CnH2n+1COOH
Номенклатура

Строение карбоксильной группы

Группа плоская
lC=O = 0,124 нм
lC-O = 0,131нм
lO-H = 0,095

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

1. Кислотность

Солеобразование
Кислоты образуют соли с однозарядными, двухзарядными и трёхзарядными ионами металлов:

2. Реакции нуклеофильного замещения
в карбоксильной группе -

получение функциональных производных карбоновых

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ
КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ФПКК)

I. Сложные эфиры

II. Хлорангидриды

III. Ангидриды

IV. Амиды

Липиды

содержатся в животных и растительных тканях
Большая группа соединений, содержащих в

Структурные компоненты липидов

СПИРТЫ
ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
другие вещества

СПИРТЫ
ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КК
другие вещества

СПИРТЫ
ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КК

спирты

высшие одноатомные (С16 и более)
трёхатомный спирт глицерин
двухатомный спирт сфингозин

транс-

Простые липиды

воски
жиры и масла
церамиды
стериды

ВОСКИ

- сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов:

жиры и масла (триацилглицерины)

- сложные эфиры глицерина и высших жирных КК

церамиды

- N-ацилированные производные спирта сфингозина

стериды

- сложные эфиры высокосмолекулярного циклического спирта стерола и высокомолекулярной КК

жиры и масла

тристеарин
(тристеароилглицерин)

триолеин
(триолеилглицерин)

1-олео-2-пальмитостеарин
(1-олеоил-2-пальмитоил-3-стеароилглицерин)

Высшие непредельные кислоты

химические свойства

- гидрогенизация

- непредельные кислоты в составе жира обесцвечивают раствор KMnO4, вступают в

- гидролиз жира

- акролеиновая проба

Биологическая роль жиров

Энергетическая
Структурная
Резервная
Механическая защита внутренних органов от повреждений
Термоизоляционная
Источник эндогенной воды
Растворяют

Сложные липиды

Фосфолипиды
Сфинголипиды
Гликолипиды

Фосфолипиды

- липиды, при гидролизе отщепляющие фосфорную кислоту

Глицерофосфолипиды - сложные эфиры глицерина

Глицерофосфолипиды – главные липидные компоненты клеточных мембран. Они сопутствуют жирам в

Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные

глицерофосфолипид

Как правило, в положении 1 – остаток насыщенной, а в

R3

лецитин

Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают полярными свойствами. При помещении глицерофосфолипидов в