трусики женские украина

На головну

 Найпростіші біфункціональні природні сполуки - місток до масиву природних сполук - Біологія

Реферат

на тему:

"Найпростіші біфункціональні природні сполуки - місток до масиву природних сполук"

Введення

Вивчення поліфункціональних природних сполук доцільно почати з класів оксикислот, оксокислот і аміноспіртов, оскільки, по-перше, ці сполуки досить широко представлені в живому світі на різних етапах його прояви - вони зустрічаються у вільному вигляді і як фрагменти досить складних молекул, деякі з них утворюються в процесі метаболізму речовин первинного біосинтезу або є ключовими сполуками головних шляхів біосинтезу. Другий аргумент на користь виділення такої групи природних сполук в початок нашого курсу - це наочність прояви внутримолекулярного взаємного впливу функціональних груп, що веде до появи нових фізичних і хімічних властивостей щодо вихідних простих функцій як важливого чинника формування молекул життя.

1. Гідроксикислоти

З'єднання цього класу є досить простими представниками природних сполук, вони вельми часто зустрічаються в самих різних природних джерелах. Гідроксіалкановие кислоти були виділені з ланоліну, бджолиного воску, кори, коренів, воскообразного шару листя, насіння, бактерій і грибів. Найчастіше зустрічаються б-гідроксикислоти, a в комбінації зі сфінгозин тварин і фітосфінгозінамі рослин і Мікроорганізмів вони, очевидно, входять до складу всього живого.

По-гідроксикислоти відіграють важливу роль у біосинтезі і катаболізмі жирних кислот. Жирні кислоти з довгим ланцюгом з одного і більше гідроксильних груп виявлені в жирах рослинного і тваринного походження. У таких молекулах гідроксильні функції знаходяться, головним чином, на деякій відстані від карбоксильної групи.

Деякі оксикислоти є ключовими сполуками на головних коліях біосинтезу, пантовая кислота входить до складу коферменту А. Найпростіша оксикислота гликолевая, НО-СН2-СООН, міститься в незрілому винограді, буряках, цукровому очереті. Природна яблучна кислота, що має конфігурацію, міститься в кислих плодах, таких як незрілі яблука, агрус, горобина, ревінь. Лимонна кислота - важливий продукт обміну речовин у живих організмах, деякими рослинами накопичується в значних кількостях - в плодах цитрусових - 6-8%, в листі махорки - 8-14%, культуральними рідинами деяких бактерій - до 10%.

Слід зазначити доступність багатьох гидроксикислот в лабораторних синтезах, а деяких і в більших масштабах, що дозволяє в ряді випадків використовувати в практичних цілях синтетичні речовини цього класу замість важкодоступних сполук, отриманих з природних джерел.

Класифікація гидроксикислот побудована за загальним принципом класифікації біфункціональних сполук - згідно взаємному розташуванню функціональних груп при вуглецевого ланцюга і кількості цих функціональних груп. Дуже багато природні гідроксикислоти мають тривіальні назви, які міцно вкоренилися в хімічній і біохімічній практиці.

У структурному плані для цих сполук характерна поява молекулярного асиметричного центру, що дозволяє бути присутнім їм в природних джерелах в трьох формах--ізомеру, -ізомеру і -ізомеру. Наприклад, молочна кислота утворюється при молочнокислом бродінні лактози у вигляді рацемічної суміші, тоді як у тваринному організмі в результаті гліколізу утворюється -О-молочна кислота, яка накопичується в м'язах при інтенсивній роботі, викликаючи характерну м'язовий біль.

Молекула винної кислоти, що утворюється в процесі бродіння виноградного соку, має два асиметричних центру, а так як кожен з них може мати D- і L-конфігурації, то це з'єднання принципово може утворити вже чотири конфігураційних ізомери: ,, і. Так як в молекулі винної кислоти обидва асиметричних центру мають однакове оточення і власне однакове обертання, тобто D = D 'і L = L \ то ізомери і ідентичні між собою і оптично неактивні. Фактично молекула цієї конфігурації має площину симетрії і молекулярна асиметрія в ній зникає. Такий ізомер, що представляє собою як би внутрішньомолекулярний рацемат, називають мезоформи. Етерифікація однієї карбоксильної групи мезоформи винної кислоти призводить до порушення симетрії молекули і, відповідно, до виникнення оптичної активності у ізомерів і.

Та винна кислота, яка утворюється при бродінні виноградної кислоти, має -0-конфігурацію, ще її називають виннокаменной кислотою. Решта ізомери отримують рацемізації природного -0-винної кислоти, яка при кип'ятінні з лугом утворює суміш D, L-рацемату і мезоформи Процес рацемізації винної кислоти зумовлений її С-Н-кислими властивостями - в лужному середовищі вона утворює карбаніони, який легко інвертує.

Таким чином, ми отримуємо загальну картину конфигурационной ізомерії молекул з двома асиметричними центрами, згідно з якою такі сполуки можуть існувати в чотирьох стереоізомерних формах - паратреоізомеров і пара-еритро-ізомерів. Мезоформи, що є результатом ідентичності двох асиметричних центрів, являє собою окремий випадок ерітроформи.

Треоізомери являють собою пару енантіомерів, також як і еритро-ізомери. Відносно один одного трео-й ерітроізомери визначаються як діастереомери. Якщо відомо, що енантіомери є один щодо одного оптичними антиподами, тобто розрізняються тільки по своєму відношенню до плоскополяризоване світлу, то діастереомери різняться між собою цілою низкою фізичних і хімічних властивостей, так як вони мають різне взаємне розташування функціональних груп всередині молекул, а отже відрізняються молекулярною формою, геометричними параметрами, взаємним впливом незв'язаних атомів.

За хімічними властивостями оксикислоти являють суму властивостей спиртів і карбонових кислот, поєднуючи ці властивості в одній молекулі, і в той же час вони проявляють ряд нових властивостей, зобов'язаних взаємному впливу функціональних груп один на одного або взаємодії цих груп між собою. До таких з'являтимуться новим властивостей можна віднести: освіта циклічних діефіров, лактид з боксікіслот і легкість їх окислення до кетокислот; легкість реакцій в-елімінування у випадку в-оксикислот; освіту внутрішньомолекулярних складних ефірів з г-оксикислот. б-Оксикислоти утворюють комплексні сполуки хелатного типу.

Часто ЛАКТОН форма для г-окси-кислот є навіть більш вигідною, ніж оксікіслотного, і г-оксикислоти мимовільно переходять в циклічну форму. Це характерно для таких відомих сполук цього класу як пантовая кислота, багато сескві-терпени. Стабільними макроціклічес-кими лактонами представлені деякі антибіотики і довголанцюгові оксикислоти з групи мускусом; легко утворює лактон і мевалонової кислота.

Особливі, в якійсь мірі, специфічні властивості проявляють оксикислоти, які є інтермедіатами різних біосинтетичних реакцій при ферментативному каталізі in vivo.

Гліцеринова кислота в цих умовах зазвичай фігурує у вигляді 3-фосфату, тобто вона вибірково етерифікування фосфорвмісними реагентами в присутності ферментів по першій спиртової групі. На наступному етапі 3-фосфат гліцеринової кислоти елімінує фрагмент фосфорної кислоти, утворюючи а-гідрокси-акрилову кислоту, яка відразу ж ізомеризується в пировиноградную кислоту.

Але цей останній процес є оборотним, і в умовах кислотно-основного каталізу частка неграничними гідроксикислоти може бути істотною, хоча термодинамічно більш стабільна в даному випадку б-кетокислот У свою чергу, енольна форма цієї кислоти може бути стабілізована, зафіксована реакцією її етеріфіка-ції фосфорної кислотою Таким чином, гліцеринова кислота є джерелом двох нових сполук кислотного типу, а якщо врахувати ще реакцію відновлення карбоксильної групи до альдегідної, то вже трьох речовин, які відомі ка до важливі проміжні продукти основних хімічних процесів in vivo. Слід зауважити, що в помітних кількостях вони в організмах не накопичуються.

З природних оксикислот можна виділити мевалонову, що є ключовим з'єднанням біосинтезу Ізопром-Ноїда, легко що зазнає in vivo синхронне елімінування фрагментів С02і Н20, утворюючи при цьому пірофосфатних похідне 2-метил-бутенола, з якого і починаються процеси формування ізопреноідную вуглецевих систем.

Хінна кислота, будучи вихідним з'єднанням біосинтезу ароматичних кисневмісних сполук, може накопичуватися в деяких рослинах в помітних кількостях. Але основне призначення цієї кислоти - утворення шікімо-вої кислоти, ключового інтермедіа-та вищевказаних синтезів, з подальшим переходом до бензольні похідним, використовуючи реакції дегідратації і дегидрогенизации.

2. оксокислот

Оксокислоти в природі поширені значно менше, ніж гідроксикислоти, вони рідко зустрічаються у вільному стані, не накопичуються в організмах, хоча і утворюються на різних стадіях біосинтезу. З приводу останнього факту потрібно відзначити, що в біосинтезі вони грають часто найважливішу роль, будучи ключовими сполуками ряду биосинтезов.

Класифікують оксокарбоновие кислоти, як і всі біфункціональні сполуки, згідно взаємному розташуванню функціональних груп, підрозділяючи їх при цьому на альдегидо- і кетонокислот. Багато оксокислоти носять тривіальні назви.

У структурному плані оксокислоти кілька більш примітивні, ніж оксикислоти - позначається втрата асиметричного центру при переході від гидроксикислот до оксокислот. Так, при окисленні будь-якої форми молочної кислоти ми отримаємо одну єдину пировиноградную кислоту. Але в теж час, цей клас біфункціональних з'єднань відрізняється великою різноманітністю хімічних реакцій, хімічних особливостей, зобов'язаних взаємному впливу карбонильной і карбоксильної груп.

У випадку б-оксокислот можна відзначити легкість приєднання нуклео-фільних реагентів по карбонільної групі і легкість реакцій декарбоксілірова-ня - пировиноградная кислота в умовах окисного ферментатів-но катализируемого декарбоксилируется-вання утворює оцтову кислоту. Мезоксалевая кислота поєднує в собі легкість протікання обох цих процесів - вона існує тільки у вигляді гідратованого аддукта і у водному розчині легко розкладається на гліоксалевой кислоту і двоокис вуглецю.

Пировиноградную кислоту слід виділити з усіх б-оксокислот ще й як джерело досить істотних біологічно активних сполук, одержуваних in vivo в результаті реакції нуклеофільного приєднання по карбонільної групі і наступних перетворень. З таким реагентом як аміак, вона в кілька стадій, включаючи ще реакції дегідратації і відновлення, утворює важливу б-амінокислоту аланін; а при взаємодії з тіолами ферментної природи, коферментом-А, через стадії приєднання, декарбоксілі-вання і відновлення, утворює ацетильований кофермент-А - найважливіший интермедиат багатьох біосинтетичних реакцій.

У разі в-кетокислот, на прикладі ацетооцтового ефіру, ми спостерігаємо найцікавіше явище двоїстої реакційної здатності, зване таутомерією. Стосовно до зазначеного класу сполук, це явище названо кето-енольной таутомерією. Суть даного явища полягає в наступному: карбонильная і карбоксильная функції, будучи сильними електроноакцепторамі, оголюють протони метиленової групи, розташованої між ними, що робить їх кислими. У силу цього водень у вигляді катіона може мігрувати до карбонільного кисню несе на собі надмірну електронну щільність; синхронно цьому переходу електронна щільність карбонільної групи і у-зв'язків метиленового фрагмента перерозподіляється так, як це зазначено на схемі 2.2.4, утворюючи систему Енола

Процес є оборотним, оскільки гідроксил при тригональному вуглеці завжди достатньо кислий і його протон може здійснювати, в свою чергу, електрофільне атаку по С = С зв'язку. Обидва ці процесу відбуваються настільки повільно, що тау-Томер можуть бути розділені або кристалізацією, або фракційної перегонкою Але через деякий час індивідуальні ізомери при стоянні знову перетворюються на рівноважну суміш сполук кетонної і енольной структури Таким чином, ацетооцтовий ефір, крім властивостей кетонів і складних ефірів , виявляє ще властивості ненасичених сполук, спиртів і фенолів, так як гідроксил при подвійному зв'язку поводиться так само, як і при ароматичному кільці

Слід зазначити, що кето-енольна таутомерія проявляється і у властивостях вищеописаної піровиноградної кислоти, і хоча частка енольной форми у неї незначна, в реакціях вона реалізується часто як основна.

Для г- і залізничний оксокислот характерні як кето-енольна, так і кільчасто-ціп-ная таутомерія. Результатом останньої, у разі левуліновой кислоти, є гідроксілактон, найбільш стійка таутомерні форма цього з'єднання, яка досить легко відщеплює воду в присутності водоот-Німа агентів, утворюючи ненасичені г-лактони.

3. Аміноспирти

Аліфатичні сполуки, що містять аміно- і гидрокси- групи, звані аміноспирт, класифікують згідно взаємному розташуванню цих функціональних груп. 1,1-Аміноспирти - з'єднання досить нестабільні, що не зустрічаються в природі, мають значення як проміжні в різних органічних реакціях. Для хімії природних сполук певне значення мають 1,2-аміноспірти, серед яких найбільше значення має в-етаноламін, що зустрічається досить часто у вигляді похідних у зв'язаному вигляді.

в-Етаноламін поєднує в собі властивості первинних спиртів і первинних амінів, обидві ці групи в якійсь мірі близькі за своїми властивостями: обидві вони виконують електронодонорні функції, можуть утворювати водневі зв'язки, проявляти кислотні властивості, є ефективними нуклеофіла-ми. Присутність і взаємний вплив цих двох функцій всередині однієї молекули призводить до утруднення реакцій, характерних для класу спиртів і класу амінів - в-етаноламіни важче дегидратируются, етерифікування або Н-Алкілуючі. Ті ж реакції, що реалізуються, носять часто конкурентний характер. Так, при взаємодії в-етаноламінів з мінеральними кислотами може реалізуватися як солеутворення по аминогруппе, так і нуклеофільне заміщення спиртового гідроксилу. При їх реакції з карбоновими кислотами можливо ацилирование обох функціональних груп, те ж саме можливо і при реакціях алкілування.

З наведених на схемі 2.3.1 похідних в-етаноламіну слід відзначити в першу чергу ацетилхолін, що виконує в організмах теплокровних найважливішу функцію нейромеді-Атора. Холін також далеко неекзотічен в живій природі: він широко поширений в тваринних і рослинних тканинах, а також в мікроорганізмах; особливо високо зміст його в нервовій тканині мозку, печінки, нирок і м'язи серця. Важливе значення має також О-фосфат етаноламіну, що поєднує в собі основну і кислотну функції і існуючий у вигляді цвіттеріонов.

Цей цвіттеріонов фрагмент - фрагмент, що володіє високою гід-рофільностью - характерний для фос-фоліпідов і відповідно ліпідних мембран. У деяких біосинтетичних реакціях, зокрема, при біосинтезі деяких амінокислот, в якості донора метильних груп бере участь бетаїн.

Іншою важливою групою природних аміноспіртов є сфінгозин - складова частина сфинголипидов, виділених вперше з тканин мозку, але згодом виявлених у багатьох тварин і рослинних джерелах.

Похідними в-аміноспіртов є алкалоїди сімейства Ефедри-вих - ефедрин, норєфедрин, Н-метіле-федрину. Серед них найбільш відомий ефедрин, використовуваний в медичній практиці в якості сосудосуживающего і бронхорасширяющего засобу, його застосовують при лікуванні алергічних захворювань, а також як стимулятор центральної нервової системи і при отруєнні деякими наркотиками, так як він є їх антагоністом.

З аміноспіртов рослинного походження слід зазначити мус-карин, що міститься в мухоморі червоному, який є імітатором ацетилхоліну. У малих дозах він знижує у людини артеріальний тиск, амплітуду і частоту серцевих скорочень; у великих дозах викликає спазми м'язів, судоми, коматозний стан.

Аміноспірти тваринного походження представлені катехоламинами, що здійснюють регуляцію функцій ендокринних залоз і передачу нервових імпульсів. У першому випадку вони розглядаються як гормони, у другому випадку - як нейромедіатори. Сполуки цієї групи, крім спиртового гідроксилу, мають ще й фенольні функції. Біогенні катехоламіни представлені трьома з'єднаннями: дофамін, норадреналін, адреналін.

Роль цих речовин у життєдіяльності тварин важлива і різноманітна. Дофамін стимулює секрецію соматотропіну і пригнічує секрецію пролактину, він також регулює рівень глюкози в крові, діурез, кровотік в нирках; порушення синтезу дофаміну в мозку - причина виникнення хвороби Паркінсона. Норадреналін бере участь у передачі нервових імпульсів, впливає на м'язи кровоносних судин, звужуючи їх і підвищуючи тим самим артеріальний тиск. Адреналін також сприяє звуженню дрібних кровоносних судин, викликає посилення роботи серця, розслабляє мускулатуру бронхів і кишечника. При емоційних переживаннях, особливо в стресових ситуаціях, посиленій м'язовій роботі, охолодженні і ф д. Вміст адреналіну в крові різко зростає, що забезпечує адаптацію організму до нових умов.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка