Санкт-Петербургский государственный университет

Е.И. Сорочинская

биоорганическая химия

Поли- и гетерофункциональные соединения. Биополимеры и их структурные компоненты

Учебное пособие

Издательство Санкт-Петербургского университета 1998

УДК 547.9.075 ББК 24.2 С 65

Рецензенты:

канд. хим. наук Л.М.Кузнецова (С.-Петерб ун-т) канд. биол. наук И.Ю.Карягина (С-Петерб. ун-т)

Печатается по постановлению Редакционно-шдательстго совета Санкт-Петербургского государственного университета

Сорочинская Е.И

С 65 Биоорганическая химия.Поли- и гетерофункциональные соединения. Биополимеры и их структурные компоненты: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 1998. - 148 с. ISBN 5-288-02171-6

Учебное пособие продолжает изданное ранее пособие "Биоорганическая химия. Биологически важные классы органических соединений". Оба пособия отражают курс лекций и Биоорганическая химия", читаемый на медицинском факультете СПбГУ. Во второй части пособия рассмотрены характерные свойства поли- и гетерофункцио-нальных соединений, обусловленные взаимным влиянием различных функциональных групп, одновременно присутствукшщх в их молекулах. Отдельный раздел посвящен биологически важным гетеро-функционатьным соединениям (аминокислоты, пептиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислогы и липиды), знание структурных особенностей и специфических химических свойств которых необходимо для понимания процессов, происходящих в живых организмах.

Пособие написано в соответствии с профаммой, угверждённой Министерством здравоохранения РФ. и предназначено для студентов медицинских и биологических специальностей.

УДК 547.9.075 ББК 24.2

В.И.Сорочинская, 1998

© Издательство

ISBN 5-288-02171-6 с-Петербургского

университета, 1998

1. БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ КЛАССЫ СОЕДИНЕНИЙ*

1.1* Поли- и гетерофункциональные соединения

Превращение любого углеводорода в функциональные производные может приводить не только к монозамещённым углеводородам, но и к полизамещённым производным углеводородов, известным как полифункциональные соединения.

1.1.1. Особенности химического поведения полифункциональных соединений

В зависимости от характера нескольких функциональных групп, имеющихся в молекуле, различают собственно полифункциональные соединения, в которых все функциональные группы одинаковы, и гетерофункциональные соединения, содержащие различные функциональные группы. В приведённой ниже таблице представлены только тс типы полифункциональных соединений, которые имеют существенное значение для функционирования живых систем.

Полифункциональные Гетерофункциональные

соединения соединения

Полиолы: гликоли, Аминоспирты

глицерины, Аминокислоты

тетриты. Оксикислоты

пентиты, Альдегидокислоты

гекситы Кетокислоты

Полиамины Гетероциклические соединения

Поликарбоновые кислоты (азотсодержащие гетероциклы,

(дикарбоновые кислоты, гетерониклы с разными гетеро-

трикарбоновые кислоты) атомами)

Одновременное присутствие нескольких функций в молекуле существенно меняет поведение каждой из них, особенно если расстояние между функциональными группами тем или

* Гл. 1 является продолжением гл. 2, разд. 2.1 и 2.2 учебного пособия "Биоорганическая химия. Биологически важные классы соединений". СПб.:Изд-во С.-Петербургского университета, 1998.

3

иным образом облегчает их взаимное влияние или взаимодействие. Такие изменения в химическом поведении наиболее заметны а) в особенностях проявления соединениями кислотно-основных свойств, б) в протекании различных процессов циклизации и в) в хелатообразовании.

Кислотно-основные свойства полифункциональных соединений отличаются от таковых у монофункциональных производных вследствие увеличения числа электроноакцепторных заместителей. Как известно, кислотные свойства спиртов определяются лёгкостью разрыва связи RO-H и стабильностью образующегося при этом аниона:

С2Н5—ОН Н® + С2Н5—oG

У вицинальных (от лат. vicinus - соседний) диолов (называемых также гликолями) наблюдается как облегчение отрыва протона вследствие дополнительно появившегося -1-эффекта второй группы ОН, так и дополнительная стабилизация глико-лят-аниона за счёт участия в стабилизации второго атома кислорода:

^н2-сн2 ^,н® + Увеличение числа вицинальных групп ОН усиливает этот эффект, вследствие чего кислотность полиолов растёт в ряду глицерины > гликоли > спирты:

Спирт рКа

СН2ОН-СНОН-СН2ОН 13,3 НОСН2-СН2ОН 15,1 СН3СН2ОН 18

Увеличение числа гидроксильных групп приводит к более высокой растворимости полиолов в воде за счёт образования большего числа водородных связей с растворителем, а увеличение возможностей межмолекулярной ассоциации молекул по мере роста числа гидроксигрупп повышает температуру кипения и температуру плавления. Аналогичная закономерность

4

наблюдается и у ароматических полиоксисоединений (полифенолов). Вместе с тем кислотные свойства фенолов, в отличие от полиолов алифатического ряда, уменьшаются по мере увеличе