химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

моно-

403

сахаридном звене, и способный образовывать с участием этих групп простые и сложные эфиры.

В производных целлюлозы в эфирные группы могут быть превращены либо все, либо часть гидроксильных групп, как показано в фрагменте полисахарида, где R — алкил или замещенный алкил (в случае простых эфиров) или остаток органической или неорганической кислоты (в сложных эфирах).

Фрагмент цепи эфира целлюлозы

Простые эфиры целлюлозы — метилцеллюлоза R = СН3 и натрий-карбоксиметилцеллюлоза R = CH,COONa — образуют вязкие водные растворы или гели и применяются в фармации в качестве загустителей, эмульгаторов и стабилизаторов мазей и эмульсий. Карбоксиме-тилцеллюлоза R = СН,СООН и диэтиламиноэтилцеллюлоза (сокращенно ДЭАЭ-целлюлоза) R = CH,CH,N(C,H5), обладают способностью связывать ионы и используются в биохимических исследованиях как иониты.

Задание 15.8. Сырьем для изготовления ацетатного волокна служит сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты Напишите структуру фрагмента триацетата цеплюлозы.

Крахмал — другой распространенный растительный полисахарид, состоящий из двух фракций: амилопектина (основной компонент) и

и 1*4-Глинозидные связи"

Фрагмент цепи амилозы

404

Рис. 15.7. Макромолекула амилопектина

амилозы. Амилоза, как и целлюлоза, построена из 1-^-связанных остатков D-глюкопиранозы Однако в отличие от целлюлозы, гликозидная связь в амилозе имеет а-конфигурацию, в результате чего полисахаридная цепь приобретает иное пространственное строение, напоминающее спираль.

Амилопектин имеет разветвленное строение. В основной цепи остатки D-глюкопиранозы связаны а1->4-связью, а в местах ветвления — а1->6-связью.

Сходное строение с амилопектином имеет животный полисахарид гликоген, разветвленность которого больше, чем амилопектина На рис. 15.7 схематично изображена структура амилопектина, где белыми кружками показаны остатки a-D-глюкопиранозы, связанные 1-»4-связью, а цветные кружки показывают остатки a-D-глюкопиранозы, присоединенные 1->6-связью

Гидролиз олиго- и полисахаридов. Все олиго- и полисахариды содержат гликозидные связи и, следовательно, могут гидролизовать-ся по этим связям. В кислой среде олигосахариды гидролизуются в моносахариды, например при гидролизе лактозы получаются D-глюкоза и D-галактоза

а-Лактоза D-Галантопмраноз'а ОТлюнопираноаа

405

Гидролиз полисахаридов протекает ступенчато — сначала до более коротких фрагментов, а при полном гидролизе (что определяется условиями и продолжительностью реакции) — до отдельных моносахаридов. Реакция гидролиза полисахаридов лежит в основе полут чения многих моносахаридов из природных источников. Так, D-глю-козу получают в промышленности кислотным гидролизом кукурузного и картофельного крахмала, а также материалов, содержащих целлюлозу, j

¦ Вопросы и упражнения

1. Опишите принцип образования связи между моносахариднымн звеньями в олиго- и полисахаридах.

2. Какие олигосахариды называются восстанавливающими п какие не-восстанавливающими? Приведите примеры.

3. Охарактеризуйте отношение олиго- и полисахаридов к гидролизу. Какой продукт получается при полном гидролизе целлюлозы и крахмала?

4. Сколько восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов можно построить из двух остатков D-глюкопиранозы (таутомерными формами дисахаридов можно пренебречь)? Приведите по 2 структуры дисахаридов каждого типа.

5. Как с помощью поляриметрического контроля сделать выбор между а-лактозой и сахарозой9 Можно ли, не пользуясь справочными данными, отличить этим методом а-лактозу от а-мальтозы?

6. Амигдалин, содержащийся в горьком миндале, представляет собой гликозид р-генциобиозы (дисахарид, в котором два остатка D-глюкопиранозы связаны р1->6-связью) и гидроксилсодержащего соединения, образующегося в результате присоединения циановодорода к бензальдегиду. Приведите структуру амигдалина и схему его полного кислотного гидролиза.

7. В состав меда входят главным образом D-глюкоза и D-фруктоза. Предложите способ получения искусственного меда в лабораторных условиях из доступного пищевого продукта (конечный продукт при этом не должен содержать неорганических примесей, за исключением воды).

Глава 16 ПЕПТИДЫ. БЕЛКИ

Значение белков в процессах жизнедеятельности трудно переоценить. Более 100 лет назад Ф. Энгельс писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел».

Функции белков чрезвычайно разнообразны. В организме содержатся тысячи различных белков, каждый из которых выполняет только ему присущую роль. Белки-катализаторы, или ферменты, обеспечивают протекание химических реакций в клетке; транспортные

406

белки участвуют в переносе веществ в организме; защитные белки обусловливают иммунитет организма. Из белков построены многие ткани организма — покровные, соединительные, опорные, мышечные. Белки являются важнейшим компонентом пищи, их отсутствие или недостаток приводит к cq)be3HbiM заболеваниям.

Белки — высокомолекулярные соединения, молекулярная масса которых лежит в широком диапазоне и может доходить до нескольких миллионов. Белковые соединения с меньшей молекулярной массой называются пептидами. Многие белки и пептиды применяются как лекарственные препараты, это — ферменты, гормоны, антибиотики, сыворотки.

Белки и пептиды построены из остатков а-а м и н о к и с л о т. Свойства белков во многом определяются строением и химическим поведением а-аминокислот.

16.1. ПРИРОДНЫЕ а-АМИНОКИСЛОТЫ

16.1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА, СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ

В состав белков входит около 20 различных а-аминокислот, имеющих общую формулу R—CH(NH,)—СООН и отличающихся только радикалом R. Обе функциональные группы — аминогруппа и карбоксильная группа — находятся у одного и того же атома углерода.

В номенклатуре а-аминокислот прочно привились тривиальные названия, рекомендуемые номенклатурой ИЮПАК (табл. 16.1). Систематические названия а-аминокислот практически не используются, хотя они безусловно допустимы.

Задание 16.1. Напишите структуру лизина и серина и назови ie их по замест ительнон номенклатуре.

Классификация а-аминокислот основывается на нескольких принципах. В зависимости от строения радикала R различают алифатические, ароматические и гетероциклические аминокислоты. По кислотно-основным свойствам аминокислоты делятся на нейтральные — с равным числом амино- и карбоксильных групп (таких аминокислот большинство в табл. I6.I), кислые — с дополнительной карбоксильной группой (аспарагиновая и глутаминовая кислоты) и основные с дополнительной аминогруппой (лизин).

В молекулах всех а-аминокислот, кроме глицина, атом углерода е а-положении содержит четыре различных заместителя, т. е. являет-

407

Таблица 16.1. Некоторые а-амииокислоты, входящие в состав белка

Строение R Тривиальное название

Алифатические Н— сн3- (СН3)2СН-НОСН2— HSCH2— НООС—СН2— НООС—СН2СН2— H2NCO— СН — H2NCH2CH2CH2CH — Глицин Алании Валин Серии Цистеин Аспарагиновая кислота Глутаминовая кислота Аспарагин Лизин

Ароматические

QrOH*~ Фенилаланин

Тирозин

Гетероциклические ,сн2 N—К < > Гистидин

1

1 н

*

ся асимметрическим. Благодаря центру хиральности а-аминокисло-ты могут существовать в виде двух оптически активных энантиомеров. Отнесение аминокислот к D- или L-стереохимическим рядам проводят по стереохимическому стандарту — глицериновому альдегиду (см. 9.2): к D-ряду принадлежат соединения, у которых аминогруппа расположена в проекционной формуле Фишера справа, и к L-ряду — у которых она слева. В состав белков животных организмов входят а-аминокислоты только L-ряда. D-Аминокислотьг

408

4

СООН -NH2

СООН

D-Аминокислоты L-Аминокислоты (проекционные формулы Фишера)

встречаются в составе белков микроорганизмов и некоторых пептидных антибиотиков.

Задание 16.2. К какому стереохимическому ряду принадлежит изображенный энантиомер серина?

coot

HoN

16.1.2. КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

а-Аминокислоты являются амфотерными соединениями. Это обусловлено наличием в одной молекуле основной (NH,) и кислотной (СООН) групп. Поэтому в зависимости от среды аминокислоты могут существовать в виде катионов и анионов: в кислой среде про-тонируется аминогруппа, в щелочной — карбоксильная группа превращается в анион (карбоксилат-ион). Лишь в среде, близкой к нейтральной, «нейтральные» аминокислоты существуют в виде биполярного иона (внутренней соли). Привычное изображение аминокислот в виде неионизированного соединения, каким обычно пользуются, является упрощенным.

R-CH-COCT I

NH2

Анион аминонислоты (щелочная среда)

НО" R—СН—ООО"

!=Z I

н* кн;

Биполярный ион

но-

R—СН—СООН

I ,

NH ,

Натион аминонислоты (кислая среда)

409

С сильными кислотами аминокислоты образуют соли по амино группе. J

H2NCH,COOH + HCI-> [Н.ЙСН,СООН]СГ ^

Глицин Гндрохлорид глицина

Задание 16.3. Напишите схему реакции взаимодействия лизина с избытком хлороводородной кислоты. В чем состоит особенность ее протекания сравнительно с такой же реакцией для глицина?

Со щелочами аминокислоты образуют соли по карбоксильной группе.

RCHCOOH + NaOH -> RCHCOONa*

I I NH2 NH,

Натриевая соль u-аминокислоты

Вследствие ионного строения а-аминокислоты представляют собой кристаллические вещества с высокими температурами плавления (выше 200 °С). В зависимости от строения радикала R а-аминокислоты сильно различаются по степени растворимости в воде (от 0,05 до 160 г в 100 мл воды); они значительно хуже растворимы в спирте и не растворимы в эфире, хлороформе и большинстве других неполярных растворителей.

16.1.3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Аминокислотам как гетерофункциональным соединениям присущи реакции карбоновых кислот и аминов. Но ряд этих реакций имеет свои особенности, вызванные одновременным присутствием двух функциональных групп. Некоторые химические превращения затрагивают радикал R аминокислот. Многие реакции используются для анализа и идентификации аминокислот.

Реакции аминогруппы. При взаимодейст

страница 64
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ручки из латуни для мебели
расствор для линз delta plus
флорист образование
заказатьлимузин на 24 человека цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)