Гемоглобин.Структура и свойства молекулы гемоглобина

Проблема обеспечения организма кислородом

Пиррол
В структуре порфирина основным элементом является пиррол, принадлежащий к группе π-избыточных гетероциклических соединений и представляющий собой пятичленное кольцо с одним атомом азота

Физические свойства пиррола
Пиррол — бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах хлороформа. Пиррол слабо растворим в воде (6%), но растворим в органических растворителях. Температура кипения 130 ºС. На воздухе быстро окисляется и темнеет

Химические свойства пиррола
Пиррол проявляет свойства очень слабой кислоты

Пиррол как ароматическое соединение склонен к реакциям электрофильного замещения, которые протекают преимущественно у α-атома углерода (соседнего с атомом азота). Поскольку пиррол под действием кислот полимеризуется, то для проведения замещения используют реагенты, не содержащие протонов

При гидрировании пиррола образуется пирролидин — циклический вторичный амин, проявляющий значительные основные свойства.

Получение пиррола
1. Пиррол получают конденсацией ацетилена с ам­миаком через прокаленную трубку в присутствии оксидов Fe (III)
2НС≡СН + NH3 C4H4NH + Н2

2. Каталитический аммонолиз пятичленных циклов с другими гетероатомами — фурана и тиофена в присутствии Al2O3 (реакция Юрьева):

3. Перегонка аммониевой соли слизевой кислоты (вариант синтеза Пааля-Кнорра)

4. Перегонка имида янтарной кислоты с цинковой пылью

Замкнутая структура из четырех пиррольных колец, соединенных между собой четырьмя метиновыми связями, составляет ядро порфина, лежащее в основе структуры порфиринов
Замкнутая структура из четырех пиррольных колец, соединенных между собой четырьмя метиновыми связями, составляет ядро порфина, лежащее в основе структуры порфиринов

где Ме - металл
(Fe в гемоглобине, Mg в хлорофилле, Co в витамине В12).
Пиррольные структуры содержатся в гемоглобине, хлорофилле, витамине В12 и некоторых других природных соединениях. В состав молекул этих сложных веществ входит тетрапиррольный фрагмент (порфин) в виде комплекса с металлом
где Ме - металл
(Fe в гемоглобине, Mg в хлорофилле, Co в витамине В12).

Символическое изображение порфина: Фишер (1930); Лемберг (1949)
(Коржуев, 1964)

Схема связи гема и глобина (Коржуев, 1964)
Схема связи гема и глобина (Коржуев, 1964)