68464

Основные положения стереохимии. Реакционная способность гетерофункциональных соединений

Лекция

Химия и фармакология

Стереохимия изучает пространственное строение органических соединений. Органические молекулы с одинаковой молярной массой, он отличающиеся природой или последовательностью связей между атомами и пространственным расположением атомов называются изомерами.

Русский

2014-09-22

97 KB

3 чел.

Лекция № 6.

Основные положения стереохимии.

Реакционная способность гетерофункциональных соединений.

Стереохимия изучает пространственное строение органических соединений. Органические молекулы с одинаковой молярной массой, он отличающиеся природой или последовательностью связей между атомами и пространственным расположением атомов называются изомерами.

       Изомерия

структурная      стереоизомерия

     оптическая   геометрическая

Стереоизомеры – это изомеры, которые различаются только положением атомов или групп атомов в пространстве.

Оптическая изомерия.

Большинство органических молекул имеют асимметричное строение. Это связано с тем, что в этих соединениях имеется атом углерода, у которого все четыре заместителя различные. Такой атом углерода обозначается С* и называется асимметричным или хиральным. (Хиральный – от греческого слова – хирос – рука). Молекула с С* и ее зеркальное изображение не совпадают (как левая рука и правая при наложении). Например: молочная кислота.

        з                                           энантиомеры

          СООН                е                     СООН

                   р                     

          С*                      к                      С*

   Н          ОН             а            НО           Н

          СН3                    л                      СН3

      D-ряд (–)               о                    L-ряд (+)

Эти молекулы молочной кислоты при наложении не совпадают, т.к. они относятся друг к другу как предмет и несовместимое его зеркальное изображение. Такие стереоизомеры называют энантиомерами. Энантиомеры обладают способностью вращать плоскость поляризованного луча, т.е. обладают оптической активностью, поэтому их называют оптическими изомерами, а изомерию – оптической. Они вращают плоскость поляризованного луча на одинаковый угол, но один изомер вращает вправо (+), другой влево (–), поэтому их называют оптическими антиподами. Угол вращения определяют с помощью прибора поляриметра. Для определения конфигурации, т.е. расположения заместителей у хирального атома, пользуются строением глицеринового альдегида (стандарт).

     О                                   О

С                                  С

     Н                               Н

С*                                С*

      Н       ОН                 ОН     Н

СН2ОН                         СН2ОН

D-ряд (–)                       L-ряд (+)

Исключение: молочная кислота, фруктоза, адреналин.

Смесь равных количеств антиподов называется рацемической смесью (рацематом).

r = (+) + (–) (оптически неактивны)

Геометрическая изомерия.

Этот вид изомерии характерен для соединений с двойной связью. ( = )

Например, непредельная дикарбоновая кислота – бутендиовая – может существовать в виде двух изомеров:

                      Н    Н                                 Н    СООН

  цис-                                                                         транс-

  изомер        С = С                                 С = С                  изомер

                                                                 

             НООС     СООН               НООС     Н

         малеиновая кислота           фумаровая кислота

Это стереоизомеры, но они имеют плоскость симметрии, значит они не могут быть энантиомерами. Цис–транс–изомеры являются диастереомерами. Они не являются оптическими антиподами и отличаются по физико-химическим свойствам.

Фумаровая кислота содержится в организме человека и принимает участие в обмене веществ. Малеиновая кислота токсична, в природе не существует, получают ее синтетически.

Связь пространственного строения соединений с биологической активностью.

Энантиомеры обладают одинаковыми физическими и химическими свойствами (in vitro). Для биохимических процессов (in vivo) характерна стереоспецифичность, т.е. связь строения с биологической активностью.

Активность лекарственных веществ, биорегуляторов зависит от связи с рецептарами клетки, чем полнее эта связь, тем активнее действует вещество. Например, адреналин – гормон надпочечников, участвует в регуляции сердечной деятельности, обмене углеводов.

                Н          СН3                                         Н          СН3

                       N                                                          N

                                                                                  

                       СН2                                                      СН2 

                                                                                  

                Н – С* – ОН                                     НО – С* – Н

D(–) – адреналин                                                             L(+) – адреналин

D(–) – левовращающий адреналин действует в 15 раз сильнее, чем L(+).

Реакционная способность гетерофункциональных соединений.

Имеют две функциональные группы.

Гидроксикислоты:

    к.ц.

   

Представители:

СН2–СООН

ОН

СН3–С*Н–СООН

         

        ОН

       СООН

       

НО–С*–Н

       

       СН3

      L(+)

       СООН

       

  Н–С–ОН

       

       СН3   

      D(–)

r = (+) + (–)

Гликолевая кислота. Содержится в свекле, винограде.

Молочная кислота, имеет С*, существует в виде 2-х стереоизомеров – энантиомеров.

Мясомолочная кислота, выделена из мышц. Это конечный продукт превращения глюкозы в анэробных условиях (без О2). Резко возрастает содержание мясомолочной кислоты в мышцах при работе.

Получается при сбраживании сахаров.

Рацемат – кислота брожения, образуется в кислой капусте, при молочном брожении.

Химические свойства гидрокислот.

Соли молочной кислоты – лактаты.

  1.  Свойства группы СООН– карбоксильной.

А) диссоциация: СН3–СН–СООН          СН3–СН–СОО  +  Н+ 

Б) образование соли: СН3–СН–СООН  +  NaОН       СН3–СН–СООNa  +  Н2О

В) образование амидов: СН3–СН–СООН  +  NH3        СН3–СН–С            +  Н2О

Г) образование эфиров: СН3–СН–СО ОН  +  H ОС2Н5       СН3–СН–С                  + Н2О

  1.  Свойства группы ОН– гидроксильной.

                                                        [O]                     

А) окисление: СН3–СН–С                       СН3–С–С             + H2O

                     h                                                                   H2SO4  

Б) образование эфиров: СН3–СН–С            +  НОС2Н5         СН3–СН–С           +  Н2О

В) СН3–СН–С            +  НООС–СН3        СН3–СН–С

Многоосновные гидроксикислоты.

Полигетерофункциональные соединения (имеют более 2-х функциональных групп).

Представители:

I. Яблочная кислота

 СООН   СООН  энантиомеры

       Содержится в рябине, яблоках.

      Н–С*–ОН         НО–С*–Н  

                                      

           СН2                      СН2

                                      

           СООН                  СООН

  D(+)                       L(–)

II. Лимонная кислота – соли цитраты

                     OH      

                     

НООС–СН2–С–СН2–СООН

         

         COOH

Содержится в цитрусовых, винограде. Ее соли используют для приготовления плазмы крови (консервант).

III. Винная кислота – соли тартраты.

Имеет два хиральных атома С.

                 СООН                     СООН                        СООН

                             D(+)                       L(–)                        D(+)      

            Н–С*–ОН            НО–С*–Н                     Н–С*ОН

                             D(+)                       L(–)                        L(–)

         НО–С*–Н                  Н–С*–ОН                  Н–С*–ОН                    r = (+) + (–)    

                                                                                                            виноградная   

                 СООН                     СООН                        СООН                       кислота

 D(+)–винная кислота     L(–)–винная кислота  мезовинная кислота

Оксокислоты (кетонокислоты).

Представители:

  1.  СН3–С–СООН – пировиноградная кислота (ПВК) – соли пируваты.

Получается при окислении молочной кислоты, легко декарбоксилируется.

                                 фермент                               КоАSH

СН3–С–СООН                 СН3–С                       СН3–С

                                     –СО2                              окисляется   

  1.  СН3–С–СН2–СООН – ацетоуксусная кислота.

Образуется в организме (in vivo) в результате метаболизма высших жирных кислот. Входит в состав «ацетоновых тел», которые образуются у больных «диабетом». При диабете идет усиленный распад жиров.

                   гидролиз        I        [O]

    жиры                высшие жирные кислоты (ВЖК)              СН3–СН–СН2–СООН

II  СН3–С–СН2–СООН               СН3–С–СН3      III

                                                    –СО2                      ацетон

ацетоновые тела

Выводятся из организма с мочой.

  1.   НООС–С–СН2–СООН – щавелевоуксусная кислота (ЩУК).

В организме образуется при окислении яблочной кислоты.

         СООН                               СООН                                СООН

                          НАД+                                                      

    Н–С*–ОН    фермент           С=О    СН3–С                    СН2     

                                                                                          

         СН2                                   СН2         ацетил         НО–С–СООН   +   КоА–SH

                                                            КоASH                

         СООН                               СООН                                СН2   

    яблочная                               ЩУК                                   

     кислота                                                                             СООН

        лимонная

          кислота

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19698. Творческий путь Лескова 30 KB
  Творческий путь Лескова. Н. С. Лесков 18311895 известен прежде всего как прозаик автор множества романов повестей рассказов. Однако свой творческий путь он начал с публицистики. Будучи выходцем из семьи небогатого орловского чиновника Лесков рано поступил на службу в Ор...
19699. Своеобразие поэтики Лескова 43.5 KB
  Своеобразие поэтики Лескова Что касается собственного творчества писатель шел против течений. Он любит жанры новеллы и анекдота в основе которых новость неожиданность т.е. то что вступает в противоречие с привычным взглядом на вещи. Лесков стремился не
19700. Творческий путь Достоевского. Поэтика романов 33.5 KB
  Творческий путь Достоевского. Поэтика романов. Достоевский учился в Инженерном училище. Там Достоевский начал писать трагедии от которых сохранились только названия: Борис Годунов и Мария Стюарт. Настоящий дебют в литературе повесть в письмах иногда называет
19701. Преступление и наказание 35 KB
  Преступление и наказание Достоевский анализирует больную психику описывает людей в состоянии нравственной и умственной одержимости. Герои переживают внутреннюю катастрофу. Психологизм скрытый и явный: внутренний монолог перетекающий в своеобразный внутре
19702. Ф.М. Достоевский «Идиот» 32.5 KB
  Ф.М. Достоевский Идиот Позиция Достоевского в общественной борьбе его эпохи чрезвычайно сложна противоречива трагична. Писателю нестерпимо больно за человека за его искалеченную жизнь поруганное достоинство и он страстно ищет выход из царства зла и насилия в ми...
19703. Роман Достоевского «Бесы», его проблематика и поэтика. «Бесы» как роман-предупреждение 49 KB
  Роман Достоевского Бесы его проблематика и поэтика. Бесы как романпредупреждение. Начиная работу над Бесами 18701871 Д. намеревался создать полит.памфлет обращенный против западников и нигилистов. Несостоятельность их теоретической программы гибельность практ
19704. «Братья Карамазовы»: проблема замысла, место глав «Бунт» и «Великий Инквизитор» в романе 33 KB
  Братья Карамазовы: проблема замысла место глав Бунт и Великий Инквизитор в романе. В романе мы видим целую галерею образов. Отец и сыновьяэто разные стороны русского характера. Фёдор Павлович отец братьев Карамазовых. Это человек прошлого бывший крепостник о
19705. Творческий путь Толстого 40 KB
  Творческий путь Толстого Толстой происходил из знатной дворянской семьи. Толстой родился в родовом имении Ясная Поляна в Тульской губернии. в 1844 г. поступил в Казанский университет где учился сначала на восточном факультете затем на юридическом. В студенческие годы
19706. Поэтика ранних произведений Толстого 33.5 KB
  Поэтика ранних произведений Толстого. Как и все произведения Л.Н.Толстого трилогия Детство. Отрочество. Юность явилась по сути воплощением большого количества замыслов и начинаний. В ходе работы над произведением писатель тщательно оттачивал каждую фразу каждую ...