Тема: Механизмы реакций в биоорганической химии. Реакции биологического окисления.

Теоретические вопросы:

5.1. Типы разрыва химических связей (гомолитический, гетеролитический).

5.2. Радикал, электрофил, нуклеофил- электронное строение активных частиц, образующихся при разрыве химических связей, влияние заместителей- доноров и акцепторов- на их устойчивость. Супероксид и гидроксид- радикалы, фотолиз воды.

5.3. Реакции электрофильного присоединения (A_E) к ненасыщенным соединениям. Реакции присоединения воды и галогеноводородов к несиметричной двойной связи в алкенах, содержащих донорные и акцепторные группировки (R-CH=CH-X). Где X= -СН₃, -СООН, -Cl, -CN. Биологическое значение реакций гидратации природных метаболитов с кратными связями.

5.4. Реакции нуклеофильного присоединения (A_NU) карбонильных соединений.

а) Электронное строение карбонильной группы в альдегидах и кетонах.

б) Реакции присоединения воды, циановодорода, спиртаов(образования полуацеталей, ацеталей), аминов(образование оснований Шиффа- азометинов), тиолов(образование тиополуацеталей).

в) Влияние донорных и акцепторных заместителей на реакционную способность карбонильных соединений.

5.5. Реакции радикального замещения в ряду алканов - галогенирование.

5.6.Реакции электрофильного замещения в ряду аренов (бензол, его гомологи и производные)- нитрование, галогенирование, сульфирование, алкилирование. Правило замещения. Реакция йодирования тирозина in vivo – синтез гормона йодтиронина.

5.7.Реакции элиминирования (отщепления). На примере дегидратации спиртов и природных метаболитов - яблочной кислоты и 3-гидроксикарбоновых кислот. Роль СН-кислотного центра. Биологическое значение реакций элиминирования природных метаболитов.

5.8.Реакции окисления-восстановления.

а) Окисление спиртов, альдегидов, тиолов.

б) Строение и механизм действия кофермента NAD. Значение гидридного переноса в

биохимических процессах.

 

Практические задания для проверки усвоения темы

5.9. Запишите уравнения реакций гидратации соединений: пропен, бутен-1, пропеновая и кротоновая (бутен-2-овая кислота). Сравните направление реакций на примерах пропена и пропеновой кислоты, запишите схему механизма реакции для обоих соединений, оцените устойчивость промежуточных сигма-комплексов, сделайте вывод о строении образующихся соединений.

5.10. Составьте уравнения реакций элиминирования – дегидратации молочной, яблочной,

3- гидроксибутановой(бета-оксимасляной) кислот. Объясните направление реакции

для 3-гидроксибутановой кислоты.

5.11. Запишите уравнения реакций:

а. уксусный альдегид + этанол Назовите продукт реакции

б. ацетон + циановодород. Биологическая роль природных циангидринов.

в. бензальдегид + анилин. Укажите класс полученного соединения, биологическое

значение соединений этого класса.

5.12. В водном растворе одно из трех соединений - этаналь, метаналь, пропанон - гидратировано на 98%. Назовите это соединение. Какое из перечисленных соединений практически не реагирует с водой в этих условиях?

5.13. Растворение в воде трихлорэтаналя (хлораля) сопровождается образованием устойчивого хлоральгидрата, который использовался как слабое снотворное средство, токсичен для организма. Объясните высокую активность хлораля в реакции А(Nu).

5.14. Запишите уравнения реакций нитрования бензола и пиридина и сравните активность двух ароматических соединений. Составьте схему механизма реакции S(E) на примере

бензола.

5.15. Запишите схему реакции, определите тип реакции, назовите полученные соединения.

а. метиламин + хлорэтан

б. пиридин + хлорметан

5.16. Запишите уравнения реакций окисления этанола, молочной кислоты, яблочной кислоты, этантиола с участием кофермента NAD+. Назовите полученные соединения.

5.17. Какое соединение образуется при окислении гидрохинона (1,4-дигидроксибензола)?

Биологическое значение аналогичной реакции в митохондрии.

Ключевые слова к теме:

Механизм реакции, нуклеофил, радикал, тип реакции (восстановление, замещение, окисление, присоединение, элиминирование) электрофил.

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ:

 

6.1 Вопросы в разделе 5 (5.9-5.17) представляют собой домашнее задание и ответы на них должны быть выполнены в тетради для домашних заданий

6.2. Все необходимые структурные формулы приведены в лекции и в учебнике

(Биоорганическая химия, автор Тюкавкина Н.А, см. список литературы.)

6.3. На занятии студентам необходимо проверить правильность ответов при выполнении

домашнего задания и ответить на вопросы преподавателя в отношении изучаемой темы,

которые соответствуют разделу 5 (теоретические вопросы и практические задания)

На занятии студенту необходимо выполнить:

6.4. Записать в тетрадь для практических занятий все примеры, которые предлагает

на занятии преподаватель для проверки усвоения темы (ответы студентов у доски)

6.5.Записать в тетрадь все разъяснения и объяснения преподавателя по изучаемой

теме.

6.6. Ответить на тестовые контрольные вопросы по теме занятия. Ответы сдать преподавателю для оценки полученных знаний (возможны варианты бумажного или компьютерного контроля)

6.6. Выполнить лабораторные работы:

. Для выполнения лабораторного исследования необходимо сделать дома конспект прописей лабораторных работ (см. раздел «Лабораторный практикум», тема «Механизмы реакций биоорганических соединений)

Перечень работ:

а. Окисление первичных спиртов раствором калия перманганата.

б. Окисление альдегидов (окислитель - меди (П) гидроксид, реакция Троммера).

 

ВОПРОСЫ К ИТОГОВЫМ КОНТРОЛЯМ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ

7.1. Вопросы 5.9 -.5.17 или аналогичные им включены в рубежный тестовый контроль и

контроль на курсовом экзамене.

7.2. Вопросы 5.1 – 5.8 включены в билеты к рубежному контролю и курсовому экзамену.

 

8. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТЕМЫ:

8.1. Основная

1. Л.А. Каминская Биоорганическая химия. Курс лекций для студентов 1 курса.-екатеринбург: УГМА, 2010- 258с. С. 43 -66

С. 2. Л.А.Каминская, И.В. Гаврилов «Биоорганическая химия» Учебное пособие для СА

мостоятельной работы студентов 1 курса очного обучения, Екатеринбург, изд.

«Практика», 2010. 135с.

3 Каминская Л.А., Перевалов С.Г. Практикум по биоорганической химии: учебн. посо

бие для аудиторной и самостоятельной работы студентов 1 курса/ Л.А Каминская, С.Г.Перевалов; Мин-во здравоохранения и соц. Развития, Урал. Гос. Мед. акад.-Екатеринбург: Изд-во УГМА,2010.-128с. С 26 -31

4. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия: учебник для вузов/ Н.А.Тюкавкина,
Ю.И.Бауков.- 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2005- 542 с. Стр. 85-88, 91-93,

96- 99, 123-131(АЕ), 135-134, 147-149(SЕ),149-153, 167-169(SN), 182-192(АN),

176 -177(Е)

8.2. Дополнительная

Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия – М.: МГУ, 1999 –

535 с.

 

 

.

 

ГБОУ ВПО УГМА МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ

Кафедра общей химии

УЧЕБНОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический, стоматологический.

Курс: 1

Семестр 1

 

ТЕМА: Биологические важные классы биоорганических соединений: моно- и дикарбоновые кислоты, гидрокси- и оксокислоты.

2.ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Сформировать понятие о физических. и химических свойствах карбоновых кислот и их функциональных производных, биологической роли моно-, ди-, гидроки-. оксокарбоновых кислот.

ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ

3.1. Научиться номенклатуре карбоновых кислот, составлению названий в соответствии со структурной формулой и записи структурной формулы в соответствии с названием.

3.2. Научиться сравнивать кислотные свойства различных карбоновых кислот.

3.3. Понимать механизм реакций образования функциональных производных карбоновых

кислот (сложные эфиры, амиды, галогенангидриды, ангидриды).

3.4. Выявить особенности химических свойств гетерофункциональных гидрокси – и оксо

карбоновых кислот, дикарбоновых кислот.

3.5. Связать химические свойства изученных карбоновых кислот in vitro и направление

их биохимических реакций in vivo.

 

. По теме занятия студент должен:

знать: научные и тривиальные названия, структурные формулы кислот, наиболее важных для понимания метаболических процессов в организме, возможности их реакционной способности и направления химических реакций.

уметь: * составлять пары: название- формула и формула-название.

*записывать уравнения диссоциации кислот, распределение электронной

плотности в карбоксильной группе и карбоксилат-ионе, сравнивать

кислотные свойства.

*составлять схемы реакций образования функциональных производных

* проводить качественные реакции определения карбоновых кислот

* записывать стереоизомеры гидроксикислот (энантио -, диастереомеры).