МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Тема №13: Строение α-аминокислот, классификация, номенклатура. Стереоизомерия гетерофункциональных производных карбоновых кислот.
Количество часов: 3
Курс: 1
Специальность: Общая медицина
Составители:
д.х.н., проф. Сейтембетова А.Ж.
к.х.н., доц. Зейнульдина А.С.
к.х.н., доц. Сапиева А.О.
Астана, 2012 г.
Тема: Строение α – аминокислот, классификация, номенклатура. Стереоизомерия гетерофункциональных производных карбоновых кислот.
Цель: изучить строение, классификацию и номенклатуру a - аминокислот, а также стереоизомерию гетерофункциональных производных карбоновых кислот.
Задачи обучения:
студент должен знать: строение и свойства a - аминокислот, классификацию и номенклатуру аминокислот,
студент должен уметь: давать название a - аминокислотам по тривиальной имеждународной номенклатуре, определять принадлежность энантиомеров к стереохимическому ряду (по конфигурационному сходству с глицериновым альдегидов); объяснять кето - енольную таутомерию (вследствие повышенной кислотности a-водородного атома); объяснять декарбоксилирование аминокислот, называть продукты реакции; выполнять важнейшие реакции, подтверждающие наличие двух карбоксильных групп в винной кислоте, свойства молочной кислоты, свойства салициловой кислоты и её производных.
Основные вопросы темы:
1. a - Аминокислоты: строение, номенклатура кислотно-основные свойства Биополимерная структура. Стереоизомерия.
2 Классификация a - аминокислот с учетом различных признаков:
А) по химической природе радикала и содержащихся в нем заместителей;
Б) по полярности радикала;
В) по кислотно - основным свойствам.
3. Биосинтетические образования a - аминокислот из кетокислот: реакция
восстановительного аминирование и реакция трансаминирования.
4.Стереоизомерия гетерофункциональных производных карбоновых кислот.
1. Гидрокси – аминокислоты. Реакции циклизации, влияние факторов на этот процесс. Лактоны, лактамы, их гидролиз. Одноосновные (молочная, гидроксимасляная), двухосновные (яблочная, винная), трехосновные (лимонная) гидроксикислоты.
2. Альдегидо – кетокислоты (пировиноградная, щавелевоуксусная, α – кетоглутаровая). Реакции декарбоксилирования. Кето – енольная таутомерия.
3. Салициловая кислота и ее производные (ацетилсалициловая кислота, фенилсалицилат).
4. п – Аминобензойная кислота (ПАБК) и ее производные (анестезин, новокаин). Биологическая роль п – аминобензойной кислоты.
5. Сульфаниловая кислота и ее амид (стрептоцид). Сульфаниламидные преператы.
Методы обучения и преподавания: практическое занятие (работа в малых группах, составление проектов).
Демонстрационный опыт
Изучение свойств молочной кислоты.
а) Качественная реакция на молочную кислоту (реакция Уффельмана).
В пробирку вносят 10 – 12 капель реактива Уффельмана (раствор фенола и хлорного железа), имеющего фиолетовую окраску, добавляют 1 – 2 капли молочной кислоты и взбалтывают. Появляется зеленовато – желтое окрашивание, обусловленное образование молочнокислого железа.
б) Разложение молочной кислоты серной кислотой.
В пробирку А помещают 5-6 капель молочной кислоты и столько же 50 % серной кислоты. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опускают в пробирку Б, куда предварительно наливают 10 – 12 капель реактива Люголя и добавляют по капля 10% раствор едкого натра до обесцвечивания. Затем пробирку А нагревают. Через некоторое время в пробирке Б раствор мутнеет и ощущается запах йодоформа.
в) Окисление молочной кислоты в пировиноградную кислоту.
В пробирку вносят 5 – 6 капель 10% раствора молочной кислоты и нейтрализуют ее по лакмусу раствором соды. После этого к содержимому пробирки добавляют 8 – 10 капель 1% раствора перманганата калия и нагревают до кипения. Происходит окисление спиртовой группы молочной кислоты, и появляется запах пировиноградной кислоты.
Исследование свойств салициловой кислоты и ее производных.
а) Разложение салициловой кислоты при нагревании.
В сухую пробирку помещают на кончике глазной палочки салициловую кислоту и нагревают. Ощущается запах фенола.
б) Реакция салициловой кислоты с хлорным железом.
В пробирку наливают 5 – 6 капель насыщенного раствора салициловой кислоты и 1 – 2 капли 1 % раствора хлорного железа. Образуется фиолетовое окрашивание.
в) Гидролиз ацетилсалициловой кислоты (аспирина).
В пробирку помещают на кончике глазной палочки ацетилсалициловую кислоту, приливают 12 – 15 капель воды и тщательно перемешивают. Половину раствора переливают в другую пробирку. Жидкость в одной из пробирок кипятят несколько минут, охлаждают и в обе пробирки приливают по 1 – 2 капли хлорного железа. Содержимое пробирки, подвергнутое кипячению, окрашивается в фиолетовый цвет.
Доказательство наличия двух оксигрупп в винной кислоте.
В пробирку помещают 5 – 6 капель 10% раствора едкой щелочи и 1 – 2 капли 5 % раствора сульфата меди (II). Затем добавляют 8 – 10 капель раствора сегнетовой соли. Раствор окрашивается в синий цвет.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. Тюкавкина Н.А. «Биоорганическая химия»
3. П.А. Верболович и др. «Практикум по органической, физической, коллоидной химии».
4. Н.А.Тюкавкина «Руководство по лабораторным работам по биоорганической химии».
5. Н.А.Тюкавкина Биоорганическая химия: Учебник для вузов/4-е изд. – М., Дрофа, 2005.
Контроль:
БИЛЕТ № 1
1. Напишите проекционные формулы Д-молочной кислоты и ключевого соединения, по которому определяется её принадлежность к стереохимическому ряду (относительная конфигурация).
2. Напишите реакцию аминоуксусной кислоты с С2Н5ОН и специфическую реакцию, протекающую с ней при нагревании.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом химической природы радикала и содержащихся в нем заместителей.
БИЛЕТ № 2
1. Дайте определение энантиомеров. Напишите проекционные формулы энантиомеров b-аминомасляной кислоты, отметьте асимметрический атом углерода и укажите принадлежность к стереохимическим рядам.
2. Напишите реакцию пировиноградной кислоты с HCN. По какому механизму идет эта реакция.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом полярности радикала.
БИЛЕТ № 3
1. Дайте определение рацемата. Напишите проекционные формулы стереоизомеров винной кислот, образующих рацемат -виноградную кислоты.
2. Какой биогенный амин получается при декарбоксилировании a - амино - b-оксипропионовой кислоты?
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом кислотно – основных свойств.
БИЛЕТ № 4
1. Дайте определение диастереомеров. Напишите проекционную формулу Д-винной кислоты и её диастереомеры. Конфигурация какого углеродного атома определяет принадлежность оксикислот к стереохимическим рядам?
2. Напишите реакции молочной кислоты а) с растворов NaOH (назовите соли молочной кислоты); б) с Н2SO4 при нагревании.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом химической природы радикала и содержащихся в нем заместителей.
БИЛЕТ № 5
1. Дайте определение энантиомеров. Напишите проекционные формулы энантиомеров глицеринового альдегида, отметьте асимметрические атомы углерода и укажите их принадлежность к стереохимическим рядам.
2. Напишите реакцию α-аминопропионовой кислоты с раствором NaOH и специфическую реакцию, протекающую в ней при нагревании.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом полярности радикала.
БИЛЕТ № 6
1. Дайте определение диастереомеров. Напишите проекционные формулы L-винной кислоты и её диастереомера. Конфигурация какого углеродного атома определяет принадлежность к стереохимическим рядам?
2. Напишите реакцию g-оксивалериановой кислоты с растворов NаОН и специфическую реакцию, происходящую при нагревании с ней.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом кислотно – основных свойств.
БИЛЕТ № 7
1. Напишите строение мезовинной кислоты. Отметьте асимметрические атомы углерода. Укажите причину отсутствия оптической активности у мезовинной кислоты.
2. Напишите таутомерные формы щавелевой кислоты, как называется этот вид таутомерии? Объясните повышенное содержание енольной формы.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом химической природы радикала и содержащихся в нем заместителей.
БИЛЕТ № 8
1. Что такое рацемат и обладает ли он оптической активностью? Напишите проекционные формулы стереоизомеров винной кислоты, образующих рацемат- виноградную кислоту.
2. Напишите реакцию разложения лимонной кислоты при нагревании с конц. H2SO4.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом полярности радикала.
БИЛЕТ № 9
1. Дайте определение энантиомеров. Напишите проекционные формулы энантиомеров α-аминопропионовой кислоты, отметьте асимметрические атомы углерода и укажите их принадлежность к стереохимическим рядам.
2. Напишите реакцию g- оксимасляной кислоты с хлорангидридом уксусной кислоты и специфическую реакцию, протекающую с ней при нагревании.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом кислотно – основных свойств.
БИЛЕТ № 10
1. Напишите проекционные формулы L-молочной кислоты и ключевого соединения, по которому определяется её принадлежность к стереохимическому ряду (относительная конфинурация).
2. Напишите реакцию a-кетоглутаровой кислоты с избытком этилового спирта
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом химической природы радикала и содержащихся в нем заместителей.
БИЛЕТ № 11
1. Напишите проекционные формулы Д-винной и L-винной кислот. В каком стереохимическом соотношении находятся Д-винная, L-винная и пировиноградная кислоты?
2. Напишите реакцию кислотного гидролиза лактона g - оксивалериановой кислоты - g-валеролактона.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом полярности радикала.
БИЛЕТ № 12
1. Дайте определение диастереомеров. Напишите проекционную формулу Д-винной кислоты и её диастереомера. Конфигурация какого углеродного атома определяет принадлежность оксикислот к стереохимическим рядам?
2. Напишите реакции восстановления и декарбоксилирования b-кетомасляной кислоты, приводящие к образованию кетоновых тел.
3. Напишите формулы a - аминокислот с учетом кислотно – основных свойств.