Билет №19

1. Угольная кислота и её производные (уретаны, уреилы кислот, мочевина). Гуанидин. Карбамоилфосфат.

Угольная кислота занимает особое место среди соединений углерода, ее можно рассматривать как двухосновную кислоту. Угольная кислота как индивидуальное соединение существует только в водном растворе. Попытка выделить кислоту из раствора приводит к ее разложению на диоксид углерода и воду.

Угольная кислота и ее производные выполняют важные функции в организме, некоторые из них применяются в качестве лекарственных средств.

Диоксид углерода (углекислый газ) – участник многих реакций карбоксилирования и декарбоксилирования in vivo и in vitro.

Карбоксилирование возможно тогда, когда в реакцию с диоксидом углерода вступают соединения с частичным отрицательным зарядом на атоме углерода. В организме взаимодействие диоксида углерода с ацетилкоферментом А приводит к образованию малонилкофермента А.

Подобно самой угольной кислоте, в свободном виде неизвестны и некоторые ее производные: монохлорангидрид СlСООН и моноамид – карбаминоваякислота H₂NCOOH. Однако их сложные эфиры – вполне стабильные соединения.

Для синтеза производных угольной кислоты можно использовать фосген(дихлорангидрид) СОСl₂, легко образующийся при взаимодействии монооксида углерода с хлором на свету. Фосген – чрезвычайно ядовитый газ (температура кипения 8ºС), в Первую мировую войну его применяли в качестве боевого отравляющего вещества.

Этиловый эфир хлоромуравьиной кислоты при реакции с аммиаком образует этиловый эфир карбаминовой кислоты H₂NCOOC₂H₅. Эфиры карбаминовой кислоты (карбаматы) имеют общее название – уретаны.

Уретаны нашли применение в медицине как лекарственные средства, в частности мепротан и этацизин.

Мочевина (карбамид) (NH2)2C=0 – важнейший азотсодержащий конечный продукт обмена веществ у человека (с мочой выделяется мочевины около 20-30 г/сут).

Кислоты и щелочи при нагревании вызывают гидролиз мочевины; в организме она гидролизуется под действием ферментов.

При медленном нагревании до температуры 150-160ºС мочевина разлагается с выделением аммиака и образованием биурета.

При взаимодействии биурета в щелочных растворах с ионами меди (II) наблюдается характерное фиолетовое окрашивание, обусловленное образованием хелатного комплекса (биуретовая реакция).Остаток биурета в хелатном комплексе имеет имидную структуру.

Производными карбоновых кислот, содержащими остаток мочевины в качестве заместителя, являются уреиды. Они применяются в медицине, в частности уреид α-бромоизовалериановой кислоты – бромизовал(бромурал) – используется как мягкое снотворное средство. Его эффект обусловлен сочетанием известных своим угнетающим действием на ЦНС брома и остатка изовалериановой кислоты.

Гуанидин (иминомочевина) – азотистое производное мочевины, является сильным основанием, поскольку сопряженная кислота – ион гуанидиния – мезомерно стабилизирован.

Остаток гуанидина входит в состав α-аминокислоты – аргинина и нуклеинового основания – гуанина.

Карбамоилфосфат: H₂N – CO – O – PO₃H₂.

Карбамоилфосфат является одним из промежуточных продуктов синтеза мочевины. Кроме того, он является одним из предшественников пиримидинового кольца в процессе синтеза пиримидинов.

2. Понятие о структурных компонентах финголипидов (сфингозин, церамиды, сфингомиелины) и гликопротеидов (цереброзиды, ганглиозиды).

Церамиды – эо N-ацилированные производные спирта сфингозина.

Церамиды в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных. Гораздо чаще они входят в состав сложных липидов – сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов и др.

Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, в которых вместо глицерина используется сфингозин. Другим примером сфинголипидов служат рассмотренные выше церамиды.

Важную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины, впервые обнаруженные в нервной ткани. В сфингомиелинах гидроксильная группа у С-1 церамида этерифицирована, как правило, фосфатом холина (реже фосфатом коламина), поэтому их можно отнести и к фосфолипидам.

Сфингозин – ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь в сфингозине имеет транс-конфигурацию, а асимметрические атомы С-2 и С-3 – D-конфигурацию.

Как можно судить по названию, гликолипиды включают углеводные остатки (чаще D-галактозы, реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные представители гликолипидов – цереброзиды и ганглиозиды – представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами).

В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.

Ганглиозиды – богатые углеводами сложные липиды – впервые были выделены из серого вещества головного мозга. В структурном отношении ганглиозиды сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат сложный олигосахарид, включающий по крайней мере один остаток V-ацетилнейраминовой кислоты.

3. Приведите проекционную формулу Фишера для триптофана. Что такое изоэлектрическая точка аминокислот (ИЭТ)?

COOH COOH

H NH₂ NH₂ H

CH₂ CH₂

D-форма L-форма

Положение равновесия, т.е. соотношение различных форм аминокислоты, в водном растворе при определенных значениях рН существенно зависит от строения радикала, главным образом от присутствия в нем ионогенных групп, играющих роль дополнительных кислотных и основных центров.

Значение рН, при котором концентрация диполярных ионов максимальна, а минимальные концентрации катионных и анионных форм аминокислоты равны, называется изоэлектрической точкой (pI).

Нейтральные α-аминокислоты имеют значения рI несколько ниже 7 (5,5-6,3) вследствие большей способности к ионизации карбоксильной группы под влиянием -I-эффекта группы NH₂. Например, у аланина изоэлектрическая точка находится при рН 6,0.

Кислые α-аминокислоты имеют в радикале дополнительную карбоксильную группу и в сильнокислой среде находятся в полностью протонированной форме. Кислые аминокислоты являются трехосновными (по Брёндстеду) с тремя значениями рК_а, как это видно на примере аспарагиновой кислоты (рI 3,0).

У кислых аминокислот (аспарагиновой и глутаминовой) изоэлектрическая точка находится при рН много ниже 7. В организме при физиологических значениях рН (например, рН крови 7,3-7,5) эти кислоты находятся в анионной форме, так как у них ионизированы обе карбоксильные группы.

В случае основных аминокислот изоэлектрические точки находятся в области рН выше 7. В сильно- кислой среде эти соединения также представляют собой трехосновные кислоты, этапы ионизации которых показаны на примере лизина (рI 9,8).

В организме основные аминокислоты находятся в виде катионов, т.е. у них протонированы обе аминогруппы.

В целом ни одна α-аминокислота in vivo не находится в своей изоэлектрической точке и не попадает в состояние, отвечающее наименьшей растворимости в воде. Все аминокислоты в организме находятся в ионной форме.

4. Составьте уравнение реакции окисления олеиновой кислоты водным раствором перманганата калия. Формула олеиновой кислоты должна отражать её конформационное и конфигурационное строение.

В данном случае нас интересует левый путь (водная среда), n=7, m=7.

Формула олеиновой кислоты, согласно требованиям, записывается следующим образом:

5. Приведите уравнения реакций, объясняющие, каким образом ацетилсалициловая кислота (аспирин) выводится из организма в виде О-глюкуронида. Напишите формулу β-аномера D-глюкуроновой кислоты, укажите гликозидный гидроксил.

+ Н₂О → + CH₃COOH

+ →

Первая предложенная реакция обратима.

( )– гликозидный гидроксил

Предложенный путь, по существу, не соответствует тому пути преобразований, который происходит в организме, поэтому на всякий случай привожу ниже схему преобразований ацетилсалициловой кислоты в организме.