Гетерофункциональные соединения

Классификация органических соединений (по строению углеродного скелета)

Функциональная группа –
это атом или группа атомов, определяющие принадлежность соединения к определённому классу и ответственные за его химические свойства

Функциональные группы
Соединения с одной функциональной группой называют монофункциональными
Соединения с несколькими одинаковым функциональными группами называют полифункциональными
Соединения с несколькими разными функциональными группами называют гетерофункциональными
СН3ОН, СН3СООН
NH2СН2СН2ОН NH2СН2СООН
метиловый уксусная
спирт кислота
(аминоспирт) (аминокислота)
этаноламин (коламин) глицин
глицерин

Старшинство функциональных групп
Убывание старшинства

Гетерофункциональные соединения – органические полифункциональные вещества, содержащие различные функциональные группы

Наиболее частые сочетания:
гидроксикислоты
аминокислоты
кетокислоты
(оксокислоты)
альдегидоспирты
аминоспирты

Взаимное расположение функциональных групп
молочная кислота β-гидроксимасляная
(лактат) кислота
α β

Взаимное влияние функциональных групп
(α-расположение)
− внутримолекулярные реакции идут слабо, т.к.
трёхчленные циклы не устойчивы;
− межмолекулярные реакции:

Реакция разложения лимонной кислоты
Взаимное влияние функциональных групп
(α-расположение)
НСООН

Взаимное влияние функциональных групп
(β-расположение)
При β-расположении идут реакции элиминирования:
Н2О
СО2
кетоновые тела

Взаимное влияние функциональных групп
(β-расположение)
Для ацетоуксусной кислоты (АУК) и её эфиров характерна кето-енольная таутомерия
Реакции для обнаружения енольной формы:
c КМnO4 или НОBr на “=” связь
с FeCl3 на фрагмент

Взаимное влияние функциональных групп
(γ,δ-расположение)
При γ,δ-расположении идут
внутримолекулярные реакции (Е) дегидратации:

β-лактамные антибиотики
общая структура
пенициллинов
общая структура
цефалоспоринов

Аминоспирты –
органические гетерофункциональные соединения, содержащие амино- (─NH2) и гидроксильную (─OH) группы

Аминоспирты
этаноламин (коламин)
холин

Химические свойства холина
1. Реакция окисления

Химические свойства холина
2. Реакция ацилирования

Аминофенолы
дофамин
норадреналин
адреналин

Аминокислоты –
это производные карбоновых кислот, у которых один атом водорода замещён на ─NH2 группу.
Это гетерофункциональные соединения, общая формула которых:
В состав белков организма человека входят только α-амино-кислоты

Классификация аминокислот
По природе радикала:
алифатические (15)
циклические (5): пролин не является
ароматическим
ароматические
карбоциклические гетероциклические
(тир, фен) (гис, три)

Классификация аминокислот
Нейтральные (моноамино-монокарбоновые: ала, вал, гли и др.)
Кислые (моноаминодикарбоновые: глу, асп)
Основные (диаминомонокарбоновые: лиз, арг)
Серудодержащие (цис, мет)
Гидроксиаминокислоты (тре, сер, тир)
По характеру функциональных групп в радикале аминокислот:

Классификация аминокислот
По характеру радикала:

Аминокислоты
гли
ала
сер
цис
тир
вал
лей
илей
три
мет
заменимые незаменимые
глу
глн
асп
асн
про
гис
тре
фен
лиз
арг
Классификация аминокислот

Ионизация аминокислот
В водной среде функциональные группы аминокислот ионизируются:
рН = 7
ИЭТ
ИЭС
Н+
рН < 7
рН > 7
ОН─
2
─ это состояние молекулы, при котором её суммарный заряд равен нулю.
─ это значение рН, при котором наблюдается ИЭС.
ИЭТ
ИЭС

Химические свойства аминокислот
Реакционные центры аминокислот
1
2
3

Химические свойства аминокислот
Реакции по карбоксильной группе
1. Реакция декарбоксилирования

Химические свойства аминокислот
Реакции по карбоксильной группе
2. Реакция этерификации (защита ─СООН группы при синтезе пептидов вне организма)

Химические свойства аминокислот
Реакции по карбоксильной группе
3. Реакция с РСl5 (активация ─СООН группы)

Химические свойства аминокислот
Реакции по карбоксильной группе
4. Реакция с NH3 (связывание токсичного NH3 в организме)

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
1. Реакции дезаминирования:
а) восстановительное

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
1. Реакции дезаминирования:
б) внутримолекулярное
2

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
1. Реакции дезаминирования:
в) гидролитическое

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
1. Реакции дезаминирования:
г) окислительное

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
2. Реакция дезаминирования in vivo:
В организме идёт окислительное дезаминирование глу, т.к. активен фермент глутаматдегидрогеназа
глутамат-дегидрогеназа
глу
имино-глутаровая кислота
α-кето-глутаровая кислота

Химические свойства аминокислот
Реакции по аминогруппе аминокислот
2. Реакция трансаминирования :
аминокислота кетокислота

Образование пептидной связи
Химические свойства аминокислот
аминокислота1
аминокислота2
дипептид

пед

Химические свойства аминокислот
Реакции по радикалам аминокислот
Реакции окисления цистеина
цистеин цистеин цистин
цистеин сульфоцистеин таурин
1.
2.

Химические свойства аминокислот
Реакции по радикалам аминокислот
Реакция гидроксилирования пролина

Качественные реакции на аминокислоты
нингидриновая реакция основана на обнаружении α-NH2-групп – фиолетовый цвет
реакция хелатообразования с ионами меди – синий цвет
ксантопротеиновая реакция основана на обнаружении ароматического ядра – жёлтый цвет
реакция Миллона основана на обнаружении фенольной группы у тирозина – красный цвет
реакция Фоля основана на обнаружении НS-группы цистеина – чёрный цвет
не специфичны, т.к. основаны на обнаружение фрагментов, которые входят и в состав других соединений

Реакция хелатообразования
α-аминокислота
Внутрикомплексная соль меди (II)
с α-аминокислотой

Оксо(кето)кислоты –
органические гетерофункциональные соединения, содержащие карбоксильную (─СООН) и карбонильную- ( ) группы

Кетокислоты –
ПВК ЩУК α-КГ
пировиноградная щавелевоуксусная α-кетоглутаровая
кислота (пируват) кислота (оксалоацетат) кислота (α-кетоглутарат)

Кето(оксо)кислоты –

α-оксокислоты
пируват фосфоенолпируват
(пировиноградная кислота, α-оксопропановая)