Тестовые задания для самостоятельной работы студентов

1. В процессе углеводного обмена в организме образуется щавелевоук- сусная кислота, имеющее строение:

НООС - С - СН2 - СООН

О

 

Название ее по Международной номенклатуре:

а)   бутандиовая кислота;       б) 2-оксобутандиовая кислота; в)                                    3-оксобутандиовая кислота;  г)      α- оксоянтарная кислота.

2. Изомерия положения не возможна для: а) 2-гидроксигександиовой кислоты;

б) 3-гидроксипентановой кислоты ; в) 2-оксобутандиовой кислоты;

г) 2-гидроксипропановой кислоты.

 

3. Образование изоамилового эфира 3-оксобутановой кислоты происхо- дит по механизму: а) A_N; б)  S_N;   в) S_E;  г)                             A_E.

4. Фенилгидразон щавелевоуксусной кислоты образуется из: а) фенола;                              б) фенолфталеина;

в)  фенилгидразина;               г) фенилсалицилата.

 

5. Соединение, обладающее оптической активностью, это - :

а) 2-гидроксипропановая кислота; б) 2-метилпропановая кислота; в) пропанол – 2; г) 2-гидрокси-2-метилпропановая кислота.

6. α-, β-, γ- Оксикислоты можно отличить по реакциям: а)            окисления; б) галогенирования;

в) дегидратации; г)  дегидрирования.

 

7. Кето – енольная таутомерия характерна для:

а)	оксикислот;	б)	аминокислот;
в)	фенолокислот;	г)	оксокислот.

 

8. Качественным реагентом на енольную форму β – оксокислоты являет- ся:

а) хлорид железа (III);     б) гидразин; в)                           азотистая кислота;                                 г) Cu(OH)₂.

9. Образование оксинитрила из пировиноградной кислоты протекает по механизму: а) Е; б) А_N; в) S_E; г)  A_E.

10.

а) молочной кислоты; б) бензойной кислоты; в) салициловой кислоты; г) лимонной кислоты.   Амид салициловой кислоты образуется в результате реакции:   а)   кислоты со спиртом;     б)   кислоты с щелочью; в) кислоты с аммиаком ; г) кислоты с кислотой.   Образование лактида характерно для:   а)   - оксикислот;   б)   - оксикислот; в) - оксикислот; г) - оксикислот.

Известно, что аспирин получают из:

 

 

11. 11.

 

12. 12.

 

 

13. Цитраты получают из:

 

а) щавелевой кислоты;   б) бензойной кислоты; в) салициловой кислоты; г) лимонной кислоты.

14. Сложный эфир оксокислоты образуется при взаимодействии оксо- кислоты и:

а) водорода; б) спирта;  в) аммиака; г)  кетона.

 

15. Малаты – это соли:

а)	яблочной кислоты;	б)	молочной кислоты;
в)	салициловой кислоты;	г)	лимонной кислоты.

 

16. Самой слабой кислотой является:

 

а)	молочная кислота;	б)	салициловая кислота;
в)	лимонная кислота;	г)	яблочная кислота.

 

17.α-, β- Непредельные карбоновые кислоты получаются при нагрева- нии:

а)	α – ксикислоты;	б)	β – оксикислоты;
в)	γ - оксикислоты;	г)	δ – оксикислоты.

 

18.При нагревании лимонной кислоты в присутствии концентрирован- ной серной кислоты получается:

а)	ацетон;	б)	уксусная кислота;
в)	пентанон - 3;	г)	масляный альдегид.

 

19. С хлоридом железа (III) не будет взаимодействовать: а)       ацетоуксусная кислота;

б) щавелевоуксусная кислота; в) лимонная кислота;

г) 3 – оксогександиовая кислота.

 

20. При окислении 3-оксобутановой кислоты образуются: а) СН₃ – СН₂ – СООН и Н – СООН;

б) СН₃ – СООН и НООС – СООН;

 

в) Н – СООН и СН₃ – СООН;

 

г)  СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН и Н₂О.

Ответы к тестовым заданиям по теме “ Гидрокси- и оксокислоты ”

№ В о про са	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
О т ве т	б	г	б	в	а	в	г	а	б	в	в	г	г	б	а	а	б	а	в	б

Рекомендуемая литература:

Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия: Учебник. М.: Медицина, 1991. – 528 с.

, стр. 256 – 268

“ Углеводы ”

Цель занятия: изучение строения и химических свойств углеводов и их роль в организме.

 Студент должен знать:

- строение, различные виды изомерии моносахаридов и их производных;

- химические свойства моносахаридов и их производных;

- реакции, лежащие в основе метаболизма глюкозы – гликолиз;

- строение и свойства дисахаридов и полисахпридов;

- химические свойства дисахаридов и полисахпридов.

 Студент должен уметь:

- объяснить кольчато-цепную таутомерию, конформационную изомерию, оптическую изомерию, кислотно-основные свойства моносахаридов, их окислительно-восстановительные свойства;

- объяснить разницу в структуре восстанавливающих и невос- станавливающих сахаров, причины этого явления.

 Перечень вопросов для подготовки по теме “ Углеводы ”

1. Моносахариды. Классификация: альдозы (D-рибоза, D-ксилоза, D- глюкоза, D-галактоза, D-манноза) и кетозы (D-фруктоза), пентозы (D- рибоза и т.д.) и гексозы (D-глюкоза и т.д.).

2. Стереоизомерия. D- и L-Стереохимические ряды моносахаридов.

3. Эпимеры, определение, примеры.

 

4. Открытые и циклические формы (пиранозы и фуранозы). Таутомер-

-

-

ные превращения, мутаротация, и аномеры.

 

4. Химические свойства моносахаридов. Образование простых и сложных эфиров. Реакции полуацетальной гидроксильной группы: восстановитель- ные свойства, образование О-гликозидов. Отношение гликозидов, простых и сложных эфиров моносахаридов к гидролизу. Окисление моносахаридов. Альдоновые, альдаровые и уроновые кислоты (D-Глюконовая, D- глюкуроновая, D-галактуроновая кислоты). Восстановление моносахаридов в полиолы (D-сорбит, ксилит). Изомеризация моносахаридов в щелочной среде.

5. Аминосахара: D-глюкозамин, N-ацетил-D-глюкозамин.

 

6. Олигосахариды. Принцип строения. Восстанавливающие и невосстанав- ливающие дисахариды. Таутомерия восстанавливающих дисахаридов.

7. Химические свойства мальтозы, лактозы, сахарозы.

 

8. Полисахариды. Принцип строения. Гомо - и гетерополисахариды.

 

9. Гомополисахариды: (амилоза, амилопектин, гликоген, декстран, целлюло- за). Пектины. Монокарбоксилцеллюлоза, полиакрилцеллюлоза – основа ге- мостатических перевязочных материалов.

10. Гетерополисахариды. Представление о структуре гиалуроновой кисло- ты, хондроитинсульфатов, гепарина.

Углеводы.

Углеводы – это природные органические соединения, состав которых отвеча- ет формуле C H    O  (Cn(H O) ), где n,m≥ 4.

n 2m m             2  m

Это группа природных веществ, относящихся к полигидроксикарбонильным соединениям, а также вещества, близкие им по строению.

Наиболее известны глюкоза, крахмал, целлюлоза, гликоген, гепарин и дру- гие, играющие важное значение в жизненных процессах человека и живот- ных.

Классификация.

По способности к гидролизу углеводы делят на моносахариды – не гидроли- зующиеся, и полисахариды- вещества, при гидролизе которых образуются молекулы моносахаридов.

 

 

Углеводы

Моносахариды

Полисахариды

Альдозы

Кетозы

Олигосахариды

Высокомолекулярные полисахариды

Восстанавливающие                                      Невосстанавливающие

Тетрозы

Пентозы Гексозы

Гомополисахариды

Гетерополисахариды

Моносахариды.

Простейшие углеводы, не подвергающиеся гидролизу. Наибольшее значение

в  природе  имеют  пентозы  и  гексозы,состав  которых  отвечает  формуле C H  O  (Cn(H O)  ), где n,m= 5,6.

n 2m m             2  m

 

Номенклатура.

В номенклатуре углеводородов используются главным образом тривиальные названия: рибоза, фруктоза, глюкоза и так далее. Названия могут содержать префикс «дезокси» - который обозначает отсутствие гидроксильной группы («без гидроксила»).

CHO                          CHO

 

H            OH         H            H

 

H            OH         H            OH

 

H            OH

 

CH2OH

H            OH

 

CH₂OH

D-рибоза         D-дезоксирибоза

Изомерия.

Структурная изомерия.

  Межклассовая изомерия.

Для моносахаридов характерна межклассовая изомерия. По функциональной принадлежности моносахариды являются альдегидо- или кетономногоатом- ными спиртами. По характеру карбонильной группы моносахариды делят на альдозы, либо кетозы соответственно.

Например, для гексоз общей формулы С₆(Н₂О)₆(С₆Н₁₂О₆) можно изобразить структурные изомеры:

 

H3C

 

CH CH CH

O

CH C

 

H3C

 

CH CH CH

 

C  CH2

OH OH OH OH      H

OH OH OH

O  OH

альдогексоза (альдоза)                        кетогексоза (кетоза)

 

2. Пространственная изомерия.  Оптическая изомерия

Наличие нескольких асимметрических атомов углерода в молекулах моноса-

харидов обусловливает существование большого числа оптических изомеров. Например, для альдогексоз общей формулы С₆Н₁₂О₆, наличие четырех асси- метрических атомов обеспечивает существование 16 оптических изомеров.

 

 

O

* *  *  *  

H C                                                                        n  4

₃     CH CH CH

CH C

N= 2 = 2

= 16

OH OH OH OH       H

 

 

Это энантиомеры (зеркальные изомеры, 8 пар), диастереомеры(оптические изомеры, не являющиеся зеркальными копиями друг друга) и эпимеры.Все изомеры, кроме зеркальных, отличаются друг от друга свойствами и имеют свое название.

Для обозначения энантиомеров используется D,L- номенклатура. При- надлежность моносахаридов к D- или L-ряду определяется по конфигурации последнего (наиболее удаленного от карбонильной группы) хирального ато- ма углерода по аналогии со стандартом – глицериновым альдегидом:

 

1

2

OH

3

H

4

OH

5

OH

6

CHO

 

H HO H H

 

CHO

 

HO H HO

HO

H OH H H

 

OH

HO

CHO                               CHO

 

H                                                       H

CH₂OH

CH₂OH

CH₂OH

CH₂OH

D-глюкоза                    L-глюкоза

D-глицериновый альдегид

L-глицериновый альдегид

 

 

Природные сахара в основном относятся к D-ряду и поступают в орга- низм извне, с пищей.

Эпимеры – это диастереомеры, отличающиеся друг от друга конфигурацией только одного асимметрического атома углерода. D-Манноза и D-галактоза из ряда альдогексоз и кетогексоза -D-фруктоза, являются эпимерамиD- глюкозы:

 

 

1

2   3   4   5   6

CHO

 

H            OH

 

HO            H

 

H            OH

 

H            OH

 

CHO

 

2

HO            H

HO            H

 

H            OH

 

H            OH

 

CHO

 

4

H            OH

 

HO            H

 

HO            H

H            OH

 

CH2OH

2 C  O

HO            H

 

H            OH

 

H            OH

 

CH₂OH

CH₂OH

CH₂OH

CH2OH

 

D-глюкоза              D-манноза         D-галактоза     D-фруктоза

  Цикло-оксо-таутомерия

Для всех моносахаридов характерно явление цикло-оксо-таутомерии, или ок- со-окси-таутомерии, то есть наряду с открытой (не циклической формой) они существуют и в циклических формах. В пространстве углерод-углеродная цепь изогнута, поэтому карбонильная группа располагается близко к гидро- ксильной группе 4 или 5 атома углерода. Между этими группами одной мо- лекулы происходит взаимодействие и образуется внутренний полуацеталь.

гликозидный гидроксил

 

 

 

6

CH2OH

H   5       O H

4       OH  H 1

3

OH              2 OH

+ O

H

1

H HO H H

2

3   4

OH OH H O OH

5

1C

H

H  2     OH

HO  3     H

H  4     OH

 

HO  1       H

H  2     OH

HO  3      H O

H        OH

 

6CH2OH

H   5       O OH

4       OH  H 1

3

OH             2 H

H     OH

4                                               H     OH

D-глюкопираноза

H        O H            H

5                                                        5

D-глюкопираноза

6CH2OH

CH OH

2

6

D-глюкоза

6 CH2OH

 

 

6

HO 5

4 OH O

H

H

H 1

H

OH

3          2

CH2OH

6CH2OH

H H HO H H

1

2   3

OH OH H O

4

5

OH

HO H HO H H

1

2   3

H OH H O

4

5

OH

HO 5  H            OH

O

4  OH     H 1

3

H               2 H

H        OH

H        OH

 

D-глюкофураноза

6CH2OH

6CH2OH

D-глюкофураноза

 

 

Для альдогексоз более характерна пиранозная форма (шестичленный кисло- родсодержащий гетероцикл), для альдопентоз и кетогексоз – фуранозная (пя- тичленный кислородсодержащий цикл). Все это отражается в названии цик- лических форм, например, -D-глюкопираноза.

Вновь образовавшийся гидроксил носит название полуацетального, или гликозидного и может по-разному располагаться в пространстве относи- тельно цикла, образуя еще один асимметрический атом углерода в цикличе- ской форме. Если полуацетальный гидроксил располагается по одну сторону с гидроксилом, определяющим принадлежность к D- или L-ряду, то такой изомер называется -изомером, а другой – -изомером. Изображение цикли-

ческих форм моносахаридов при помощи формул Фишера имеет недостатки

– неестественно длинная связь кислорода в цикле, плохо отражает геометрию цикла. Поэтому для циклических форм чаще используют формулы Хеуорса, где цикл изображается плоским пяти- или шестичленным кольцом.

 

Алгоритм построения формул Хеуорса:

1. Написать структуру открытой формы монозы и пронумеровать угле- родные атомы по принципам международной номенклатуры.

2. Написать формулу Фишера для циклической формы.

3. Изобразить цикл нужного размера и пронумеровать его по часовой стрелке, атом кислорода, как правило, изображается в правом верхнем углу.

4. Заместители, находящиеся справа от углеродной цепи в формуле Фи- шера, располагаются снизу от плоскости цикла, располагающиеся сле- ва- сверху от плоскости.

5. Исключение заместители атома углерода, гидроксил которого образует цикл (С4 или С5), заместители справа- сверху, слева- снизу.

Стереоизомеры, отличающиеся друг от друга расположением толькополу- ацетального гидроксила в пространстве, называются аномерами.

Процесс образования циклических форм называется аномеризацией. Циклическая и открытая формы легко переходят друг в друга и находятся в динамическом равновесии – цикло-оксотаутомерия.

При комнатной температуре в таутомерной смеси преобладает циклические формы, при нагревании – открытая. Именно циклическая форма участвует в образовании ди- и полисахаридов.

-

-

В кристаллическом состоянии циклические формы  закреплены  и и

изомеры стабильны и могут быть отделены друг от друга. При растворении часть молекул переходит в открытую форму, а из нее образуются все виды циклических форм. Так как каждая форма (диастереомер) имеет свой угол

вращения луча поляризованного света, то до установления динамического равновесия угол вращения будет постоянно меняться.

Изменение во времени угла вращения плоскости поляризации света свеже- приготовленного раствора углеводов называется мутаротацией.

Химические свойства.

Циклическая и открытая (альдегидная) формы находятся в равновесии. Поэтому возможны реакции, характерные для альдегидной группы (в откры- той форме) икак для многоатомного спирта (в открытой или циклической форме).