Задачи для самостоятельного решения. 1. Напишите все возможные уравнения реакций, протекающих по карбоксильной группе

1. Напишите все возможные уравнения реакций, протекающих по карбоксильной группе молекулы фенилаланина.

2. Напишите все возможные уравнения реакций, протекающих по аминогруппе

молекулы аланина.

3. При гидролизе трипептида были получены аминокислоты: глицин, серин, цистеин. Какое строение мог иметь исходный трипептид? Напишите все возможные структурные формулы.

4. С какими из перечисленных ниже реагентов глицин реагирует по аминогруппе: NaOH, HCl, CH₃COOH, CH₃CH₂NH₂, CaO, HNO₂, Na₂CO₃, CO₂, CH₃CH₂I,CH₄. Напишите уравнения реакций.

5. Напишите структурные формулы аминокислот лейцина и валина. Назовите их по международной номенклатуре ИЮПАК.

6. Каков заряд аминокислоты серина, помещенной в буферный раствор, содержащий 10 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты и 100 мл 0,1 М раствора ацетата натрия, рК (CH₃COOH) = 4,76.

7. Чему равен рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,1 моль NH₄OH и 0,01 моль NH₄Cl, pK (NH₄OH) = 4,75. Какой заряд имеет аминокислота треонин в полученном растворе?

 

8. Напишите декарбоксилирование, окислительное дезаминирование, трансаминирование аминокислоты гистидин и образование трипептида: гистидилаланилсерин.

9. Определите характер среды в растворах различных аминокислот: лейцина, лизина, аспарагиновой кислоты и их заряд при изменении рН.

10. К каким электродам и в каком порядке будут двигаться при электрофорезе следующие аминокислоты: аланин (рI = 6,02); аспарагиновая кислота (рI = 2,98); аргинин (рI = 10,05), если электрофорез проводится в буферном растворе при рН = 8,6?

Тестовые задания

Выберите один правильный ответ

1. Незаменимые аминокислоты:

1) не могут заменяться на аминокислоты, вводимые в организм с пищей

2) не могут синтезироваться в организме из других веществ

3) входят преимущественно в состав растительных белков

4) входят в состав нуклеиновых кислот

2. Аминокислота, относящаяся к моноаминомонокарбоновой:

1) глутаминовая 3) серин

2) лизин 4) аспарагиновая

3. Аминокислота, относящаяся к моноаминодикарбоновой:

1) валин 3) фенилаланин

2) цистеин 4) аспарагиновая

4. Раствор лизина может иметь значение рН:

1) 3 2) 5 3) 7 4) 8

5. Вещество, добавление которого вызывает обратимое осаждение белков:

1) нитрат свинца 3) хлорид калия

2) азотная кислота 4) хлорид ртути

6. Аланин может вступать во взаимодействие с:

1) этаном 3) водородом

2) гидроксидом калия 4) хлоридом калия

7. Ксантопротеиновая реакция является качественной на:

1) пептидные связи

2) остатки аминокислот, содержащих бензольное кольцо

3) остатки аминокислот, содержащих серу

4) остатки аминокислот, содержащих гидроксогруппу

8. Цистеиновая реакция дает окрашивание:

1) желтое 3) черное

2) фиолетовое 4) малиновое

9. Оптических изомеров не имеет:

1) фенилаланин 3) аланин

2) глицин 4) валин

10. Аминоуксусная кислота реагирует с каждым из двух веществ:

1) HCl, KOH 3) C₂H₅OH, KCl

2) NaCl, NH₃ 4) CO₂, HNO₃

ГЕТЕРОЦИКЛЫ

 

Гетероциклические соединения — это органические соединения, содержащие в своих молекулах кольца (циклы), в образовании которых кроме атома углерода принимают участие и атомы других элементов. Атомы других элементов, входящие в состав гетероцикла, называются гетероатомами. Наиболее часто встречаются в составе гетероциклов гетероатомы азота, кислорода, серы, хотя могут существовать гетероциклические соединения с самыми различными элементами, имеющими валентность не менее двух. Гетероциклические соединения могут иметь в цикле 3, 4, 5, 6 и более атомов. Однако наибольшее значение имеют пяти- и шестичленные гетероциклы. Эти циклы, как и в ряду карбоциклических соединений, образуются наиболее легко и отличаются наибольшей прочностью. В гетероцикле может содержаться один, два и более гетероатомов.

Электронная структура гетероатома азота во многом определяет химические принципы механизма действия ферментов, формирования вторичной структуры нуклеиновых кислот, коферментной функции некоторых витаминов, образования лекарственных форм соединений различного типа.

 

Классификация гетероциклических соединений

Пятичленные гетероциклы:

 

Пиридин

 

Азотсодержащее гетероциклическое соединение. Его особенности: это шестичленное гетероциклическое соединение с одним гетероатомом азота в цикле:

 

В молекуле пиридина одну группу СН заменяет атом азота, и он «поставляет» два электрона на установление σ-связей с двумя соседними углеродными атомами и один электрон – в систему π-облака, при этом, как и в молекуле бензола, образуется устойчивый секстет электронов. У атома азота остается после этого еще пара свободных электронов; Гетероциклическое соединение пиридин – это азотистое основание ароматического характера. Ароматические и основные свойства пиридина используются при синтезе разного рода лекарственных препаратов, красителей, гербицидов. Остаток пиридина — составная часть структуры витамина РР, витамина В₆, НАД⁺, НАДФ⁺, а также лекарственных веществ противотуберкулёзного действия изониазида [тубазида] и фтивазида.

Пятичленный гетероцикл с одним атомом азота – пиррол:

При рассмотрении электронного строения молекулы пиррола видно, что электронная пара пиррольного азота участвует в образовании шестиэлектронной структуры, поэтому этот азот практически не обладает основными свойствами. Огромное значение в жизни растений и животных имеет ядро пиррола, которое является составной частью гемоглобина и хлорофилла.

Пиримидин – шестичленный гетероцикл с двумя гетероатомами.

Пурин — гетероцикл, включающий два сочлененных цикла: пиридиновый и имидазольный:

Ароматическая система пурина включает десять p -электронов (восемь электронов двойных связей и два электрона пиррольного атома азота). Пурин — амфотерное соединение. Слабые основные свойства пурина связаны с атомами азота шестичленного цикла, а слабые кислотные свойства — с группой NH пятичленного цикла. Основное значение пурина состоит в том, что он является родоначальником класса пуриновых оснований. Пиримидиновые и пуриновые основания.

В группе гетероциклических соединений наиболее важными являются гетероциклы, содержащие два атома азота.

Производные пиримидина — урацил, цитозин, тимин.

Урацил (У) — в зависимости от условий может существовать в разных формах. При переходе из гидрокси- формы в оксо-форму (лактим- в лактам-форму) водород от кислорода переходит к азоту.

 

Цитозин (Ц)

 

Тимин (Т)

 

 

В состав ДНК цитозин и тимин входят в виде лактам – формы.

Наиболее широко из производных пурина в природе распространены – аденин и гуанин.

Аденин (А), представляет собой кристаллическое вещество, труднорастворимое в воде. В свободном состоянии аденин содержится в растительных и животных тканях.

Гуанин (Г), содержится в растительных и животных тканях. В воде и спирте гуанин почти не растворим, но легко растворяется в кислотах и щелочах с образованием солей.

Производные пиримидина — урацил, тимин, цитозин — и производные пурина — аденин и гуанин — называются пиримидиновыми и пуриновыми основаниями соответственно. Пиримидиновые и пуриновые основания входят в состав нуклеиновых кислот. Конечным продуктом обмена пуриновых оснований является мочевая кислота.

 

Примеры решения задач

Пример 1.

Приведите строение пиридина и объясните, почему пиридин является ароматическим соединением.

Решение:

Пиридин – 6-членный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Ароматическая система пиридина включает 6 p -электронов и подобна ароматической системе бензола: каждый атом цикла подает в ароматический секстет один р-электрон. Неподеленная пара электронов азота в силу своей пространственной ориентации в сопряжении не участвует.

 

Пример 2.

Почему пиридин обладает слабыми основными свойствами?

Решение:

Пиридин проявляет слабые основные свойства ( =5,23) за счет неподеленной пары электронов азота и с кислотами образует соли пиридиния.