Билет №1

Ответы на билеты к экзамену по биоорганической химии

Составлены студентом I курса стоматологического факультета медицинского института НИУ «БелГУ» Васильченко Н.И.

24 января 2015

Билет №1

1. Предмет и задачи биоорганической химии. Органическая химия – фундаментальная основа биоорганической химии.

Биоорганическая химия изучает строение и биологические функции важнейших компонентов живой материи, в первую очередь биополимеров и низкомолекулярных биорегуляторов, уделяя главное внимание выяснению закономерностей взаимосвязи между структурой и биологически действием.

К основным задачам биоорганической химии относят:

- выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений;

- установление их структуры, включая пространственное строение;

- химический синтез и химическая модификация их, включая полный синтез, синтез аналогов и производных;

- изучение зависимости их биологического действия от строения;

- выяснение химизма взаимодействия биологически активного вещества (далее БАВ) с живой клеткой или её компонентами.

Органическая химия – раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза. Биоорганическая химия изучает несколько более узкий круг вопросов, главное внимание уделяя биологическому действию органических веществ, но в основе её лежат понятия (такие как гибридизация, изомерия и т.д.), а также правила и теории (важнейшей из которых является теория Бутлерова), общие для органических соединений и открытые в процессе развития органической химии.

2. Пиразолон-5 – основа ненаркотических анальгетиков (антипирин, амидопирин, анальгин). Барбитуровая кислота и её производная (барбитураты). Гидроксипурины (гипоксантин, ксантин, мочевая кислота). Понятие о строении биотина, тиамина и их биологической роли.

Пиразолон-5 (дииминоформа)

Енольная форма – дииминоформа –

Пиразолон-5 – пятичленный гетероциклический лактам, производное пиразола, содержащее дополнительную кетогруппу. Антипирин, амидопирин и анальгин можно рассматривать как производные пиразолона-5, находящегося в дииминоформе. Общая формула этой группы препаратов:

При получении лекарственных средств пиразольного ряда в качестве исходного соединения используется ацетоуксусный эфир. Его конденсацией с фенилгидразином получают 1-фенил-3-метилпиразолон-5. Метилирование последнего ведет к антипирину. А. обладает ароматическим характером, нитрозируется в 4-е положение. Восстановление приводит к амидопирину. Антипирин и амидопирин применяются в медицине как жаропонижающее, болеутоляющее и успокаивающее средства. Анальгин, по активности и быстроте действия превосходящий амидопирин и антипирин, является сульфопроизводным амидопирина.

Барбитуровая кислота — производное пиримидина, продукт конденсации при нагревании малоновой кислоты и мочевины, представляет собой циклический уреид малоновой кислоты.

Кислотные свойства обусловлены кето-енольной и лактим-лактамной таутомерией:

лактим-лактамный переход кето-енольный переход

Большую роль играют в качестве снотворных и противосудорожных средств играют барбитураты (5,5-дизамещенные производные этой кислоты). Их получают как барбитуровую кислоту, используя дизамещенные эфиры малоновой кислоты. В общем виде формула барбитуратов выглядит следующим образом (с нумерацией заместителей):

Оказывают угнетающее действие на центральную нервную систему (далее ЦНС), в зависимости от дозы, их терапевтический эффект может проявляться от состояния лёгкой седации (вызванный лекарственными препаратами эффект подавления сознания; успокоительный и, при увеличении дозы, снотворный) до стадии наркоза. При длительном приёме могут вызывать привыкание (барбитуризм – одна из форм токсикомании).

Гидроксипурины (гипоксантин, ксантин, мочевая кислота) – продукты метаболизма пуриновых оснований. Гидроксипурины – 6-гидроксипурин (6-оксопурин), или гипоксантин, а также 2,6-дигидроксипурин (2,6-диоксопурин), или ксантин, и 2,6,8-тригидроксипурин (2,б,8-триоксопурин), или мочевая кислота – образуются в организме при метаболизме нуклеиновых кислот. Ниже они изображены в лактамной форме, в которой находятся в кристаллическом состоянии.

Гипоксантин образуется в организме в результате дезаминирования аденина, далее может превращаться в ксантин, а затем в мочевую кислоту – конечный продукт метаболизма пуриновых соединений в организме. Гипоксантин и ксантин проявляют амфотерные свойства, мочевая кислота – кислотные (в ряду гипоксантин – ксантин – мочевая кислота усиливаются кислотные свойства, ослабевают основные).

Тиамин (витамин В₁) – один из важнейших витаминов. Недостаток витамина В₁ приводит к заболеванию, известному как «бери-бери». Потребность этого витамина связана с тем, что он входит в структуру кофермента кокарбоксилазы, принимающего участие в декарбоксилировании кетонокислот и синтезе ацетилкофермента-А. Тиамин играет важную роль в процессах метаболизма углеводов и жиров. Вещество необходимо для нормального протекания процессов роста и развития и помогает поддерживать надлежащую работу сердца, нервной и пищеварительной систем. Тиамин, являясь водорастворимым соединением, не запасается в организме и не обладает токсическими свойствами. Животные и человек не могут синтезировать тиамин и получают его вместе с пищей.

Биотин (витамин Н, витамин B₇, кофермент-R) — водорастворимый витамин группы В. Молекула биотина состоит из тетрагидроимидазольного и тетрагидротиофенового кольца, в тетрагидротиофеновом кольце один из атомов водорода замещен на валериановую кислоту. Биотин входит в состав ферментов, регулирующих белковый и жировой баланс, обладает высокой активностью. Участвует в синтезе глюкокиназы — фермента, регулирующего обмен сахаров. Является коферментом различных ферментов, в том числе и транскарбоксилаз. Участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов. Является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена. С участием биотина протекают реакции активирования и переноса углекислого газа.

3. Напишите проекционные формулы стереоизомеров 2-амино-3-меркапто-3-метилбутановой кислоты (антидот).

CH₃

|

CH₃ – C – C^*H – COOH

| |

SH NH₂

Итак, предлагаемое к рассмотрению соединение имеет один центр хиральности, следовательно может существовать в двух стереоизомерных формах.

COOH

H ^* NH₂ D-2-амино-3-меркапто-3-метилбутановая кислота

C(CH₃)₂SH

COOH

NH₂ ^* H L-2-амино-3-меркапто-3-метилбутановая кислота

C(CH₃)₂SH

4. Напишите схему гидролиза АМР (АМФ) по сложноэфирной и гликозидной связям. В какой среде осуществляется гидролиз?

Гидролиз осуществляется в кислой среде.

5. Напишите схему реакции D-маннозы с этанолом с образованием гликозидов.

Реакция протекает в кислой среде.