Медицинская биохимия (стр. 33 )

Содержание занятия

Обсуждение вопросов по теме занятия. Контроль усвоения темы.

Типовые обучающие вопросы и эталоны ответов на них

Вопрос 1. Приведите схему реакций сначала щелочного гидролиза 5'-уридиловой кислоты, а затем кислотного гидролиза образовавшегося продукта. Назовите продукты реакций.

Ответ. Молекулы 5'-уридиловой кислоты образованы сложноэфирными и гликозидными связями. В условиях щелочного гидролиза необратимо разрушаются сложноэфирные связи.

5'-уридиловая кислота                        уридин

Затем в кислой среде в образовавшемся нуклеозиде гидролизуется гликозидная связь.

D-рибоза                        урацил

Вопрос 2. Приведите различные таутомерные формы урацила. Объясните, почему дилактамная форма является наиболее устойчивой.

Ответ. Урацил, или 2,4-дигидроксипиримидин, может существовать в нескольких таутомерных формах:

При этом, само название «2,4-дигидроксипиримидин» соответствует дилактимной форме (изображена слева). Переход дилактимной в дилактамную форму (справа) осуществляется через промежуточные лактим-тактамные формы, как показано на схеме. Однако наиболее устойчивой является дилактамная форма, и именно в такой форме урацил входит в состав РНК. Причиной этому могут быть более низкие кислотные свойства NH-кислот по сравнению с ОН-кислотами (лактам является NH-кислотой, а лактим — ОН-кислотой), и трудность отрыва протона от атома азота в NH-кислоте делает эту таутомерную форму более устойчивой.

Контрольные вопросы и задачи

Напишите лактим–лактамные таутомерные превращения нуклеиновых оснований: урацила, тимина, цитозина, гуанина, аденина. Укажите более устойчивую форму для каждого из них. Какая из комплементарных пар: УА или ТА входит в состав ДНК, приведите её строение. Приведите схему дефосфорилирования нуклеотида 3'-уриди-ловой кислоты. Укажите условия и назовите продукты реакции. Приведите строение нуклеотида, полученного из дезоксирибозы, гуанина и фосфорной кислоты. Назовите его, укажите сложноэфирную и гликозидную связи. Приведите схему кислотного гидролиза гуанозин-5'-фосфата, назовите продукты реакции. Напишите уравнение окислительного дезаминирования аденина, назовите продукт.

Занятие 40. гетероциклические соединения

Содержание  занятия

1. Контрольная работа.

Вопросы для подготовки к контрольной работе

Гетероциклические соединения: понятие, классификация. Ароматические гетероциклические соединения: типы, распространение в природе, медико-биологическое значение. Пятичленные азото-, кислородо - и серосодержащие насыщенные и ароматические гетероциклические соединения. Строение фурана, пиррола, тиофена, индола, их кислотно-основные свойства, ацидофобность Реакции электрофильного замещения, присоединения, окисления, расширения цикла и замены гетероатома пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом. Строение диазолов, оксазола, изоксазола, тиазола, изотиазола. «Пиррольный» и «пиридиновый» атомы азота. Ароматичность в сравнении пятичленными гетероциклами с одним гетероатомом и бензолом. Кислотно-основные свойства имидазола и пиразола, их реакции электрофильного замещения и алкилирования. Медико-биологическое значение пятичленных гетероциклов и их производных. Бензимидазол и бензотиазол: особенности строения, химического поведения; медико-биологическое значение. Шестичленные азото - и кислородосодержащие насыщенные и ароматические гетероциклические соединения и их производные. Строение пиридина, пиранов, пиронов. Ароматичность и основность пиридина. Хинолин и изохинолин: их строение, ароматичность и основность. Реакции электрофильного замещения, окисления и алкилирования пиридина, хинолина и изохинолина. Медико-биологическое значение шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом и их производных. Шестичленные азотсодержащие насыщенные и ароматические гетероциклические соединения и их производные. Строение и ароматичность  пиримидина, пиразина, пиридазина. Основность насыщенных и ароматических гетероциклов. Реакции электрофильного и радикального замещения, окисления, алкилирования для диазинов и их производных. Строение производных пиридина: урацила, тимина, цитозина, барбитуровой и оротовой кислот; их кислотно-основные свойства и отношение к электрофилам. Строение пурина и его производных: гипоксантина, ксантина, мочевой кислоты, аденина, гуанина; их кислотно-основные свойства. Таутомерия азотистых оснований нуклеиновых кислот. Медико-биологическое значение производных пиримидина и бициклических гетероциклов. Нуклеозиды и нуклеотиды: строение, ?-гликозидная и сложноэфирная связи. Номенклатура нуклеозидов и мононуклеотидов. Гидролиз ?-гликозидных и сложноэфирных связей. Образование полинуклеотидной цепи. Структура нуклеиновых кислот: первичная и вторичная структура ДНК. Комплементарность нуклеиновых оснований. Алкалоиды: классификация, представители важнейших групп алкалоидов и их характеристика. Кислотно-основные, физико-химические и физиологические свойства алкалоидов.

органический синтез

1. МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Продукты реакции, выделенные из реакционной массы, обычно содержат примеси и называются сырыми продуктами. В качестве примесей в них могут присутствовать растворители, исходные ве­щества, побочные продукты, возникающие в xoдe синтеза. Сырые продукты, как правило, подвергаются очистке. Методы очистки зависят от физических и химических свойств веществ, подвергае­мых разделению. В лаборатории органического синтеза постоянно приходится иметь дело с разделением суспензий, смесей твердых веществ, выделением веществ из растворов. Ниже рассмотрены при­меняемые при этом методы.

1.2.  Разделение твердых смесей и очистка твёрдых веществ

Очистка твердых веществ от примесей является частным слу­чаем более общей задачи — разделения твердых смесей органических соединений. Применяются различные методы разделения и очистки твёрдых смесей, и выбор метода определяется свойствами веществ, подвергаемых разделению или очистке, характером примесей, степенью требуемой чистоты, а также экономичностью метода.

Органические соединения, принадлежащие к различным классам, обладают разной растворимостью. Это обстоятельство используется для очистки и разделения органических веществ путем кристаллизации, в частности дробной кристаллизации, а также при проведении экстракции.

Очистка и разделение твердых веществ могут осуществляться также с помощью возгонки. Для разделения смесей, состоящих из веществ, весьма близких по химическому строению, широко примeняeтcя распределительная и адсорбционная хроматография.

Кристаллизация. Кристаллизация является важным методом очистки органических соединений.

Вещество, которое нужно перекристаллизовать, растворяют при нагревании в подходящем растворителе. Растворитель следует брать в количестве, достаточном для полного растворения вещества при нагревании (нерастворимые примеси во внимание не принимаются).

Решающее значение для успешного проведения кристаллизации имеет правильный выбор растворителя. Одно из основных требований к растворителю заключается в том, чтобы при нагревании он растворял кристаллизуемое вещество значительно лучше, чем на холоду. Растворитель не должен растворять примеси (тогда их можно будет отфильтровать) или, наоборот, должен растворять их очень хорошо (тогда при охлаждении раствора они не выпадут вместе с основным продуктом, а останутся в маточном растворе). Сведения о растворимости органических соединении находят в спра­вочной литературе, а если такие сведения отсутствуют, то подби­рают соответствующий растворитель на основании результатов про­бирочных опытов. При этом следует иметь в виду, что «подобное растворяет подобное».

Так как не всегда можно найти растворитель, который по­зволил бы избавиться от всех примесей, приходится в ряде слу­чаев проводить последовательно две и более кристаллизации из различных растворителей. При необходимости перекристаллизовать большие количества вещества удобен растворитель, в 1 л которого при нагревании растворяется около 200 г вещества, а при работе с небольшими количествами следует пользоваться растворителем,
5–10 мл которого растворяют примерно 0,1–0,5 г вещества.

Если подходящий растворитель подобрать не удается, то поль­зуются смесью растворителей, из которых один хорошо, а другой плохо растворяет очищаемое вещество. При этом чаще всего приме­няются разбавленный спирт, смесь бензола и предельных углево­дородов, эфира и хлороформа и др.

Горячий раствор, насыщенный кристаллизуемым веществом, отфильтровывают от нерастворившихся примесей, затем фильтрат охлаждают, выпавший осадок фильтруют, промывают на нутч-фильтре и сушат. Для более полного выделения осадка охлаждение можно вести в бане с ледяной водой или в холодильнике.

Нутч-фильтр: 1 – колба для отсасывания (колба Бунзена) 2 – воронка Бюхнера

Органические соединения, как правило, хорошо растворимы в обычных растворителях. Поэтому вытеснение маточного раствора из осадка, собранного на фильтре, должно про­изводиться как можно меньшим количеством пpoмывной жидкости.

Для более полного отделения органических соединений от маточных растворов и ускорения фильтрования процесс этот проводят, создавая перепад давления между областями над фильтром и под фильтром, что в лабораторных условиях достигается преимущественно путем создания разрежения под фильтром (отсасывание). Фильтр для отсасывания, называемый нутч-фильтром, состоит из цилиндрической воронки с сетчатым дном (воронка Бюхнера) и толстостенной конической колбы для работы под вакуумом (колба Бунзена).

На сетчатое дно воронки накладывают лист фильтровальной бумаги, по размерам точно совпадающий с площадью дна воронки, а колба подключается к водоструйному вакуум-насосу.