Гетерофункциональные соединения Цель лекции Получить четкое представление о химическом строении и свойствах гетерофункциональных соединений, взаимосвязи химического строения и биологической активности. План лекции 1. 2. 3. 4. 5. 6. Классификация Номенклатура Физические свойства Способы получения Химические свойства Медико-биологические свойства Классификация гетерофункциональных карбоновых кислот Галогенокислоты -СООН -Hal Аминокислоты -COOH -NH2 Оксокислоты -COOH C=O Гидроксикислоты -COOH -OH Классификация гетерофункциональных карбоновых кислот Х(-Hal; -OH; C=O) β-кислоты β α α-кислоты α R-CH-COOH X R-CH-CH2-COOH X γ-кислоты и т.д γ β α R-CH-CH2-CH2-COOH X Номенклатура галогенокислот O O CH2-C OH Cl CH2-C OH Br 2-хлорэтановая к-та 2(α)-хлоруксусная к-та 2-бромэтановая к-та 2(α)-бромуксусная к-та O CH2-C OH I 2-иодэтановая к-та 2(α)-иодуксусная к-та Номенклатура галогенокислот Cl O Cl C-C OH Cl трихлорэтановая к-та Br C O OH 4(о)-бромбензойная к-та трихлоруксусная к-та O CH2-CH2-C OH I 3-иодпропановая к-та 3(β)-иодпропионовая к-та Номенклатура гидроксикислот 4 3 2 1 HOOC-CH2-CH-COOH OH 2-гидроксибутандиовая к-та яблочная к-та 14 23 32 41 HOOC-CH-CH-COOH OH OH 2,3-дигидроксибутандиовая к-та винная к-та COOH COOH 1 2 3 CH2-C-CH HOOC-COOH 2-COOH HOOC-CH -C-CH 2 2 OH OH 2-гидроксипропан -1,2,3-трикарбоновая к-та лимонная к-та Номенклатура ароматических гидроксикислот (фенолокислот) COOH HO OH HO OH 3,4,5-тригидроксибензойная к-та галловая к-та 2-гидроксибензойная к-та салициловая к-та HO COOH CH CH COOH n-кумаровая к-та Номенклатура оксокислот O C-COOH H 2-оксоэтановая к-та глиоксиловая; глиоксалевая к-та CH3-C-COOH O 2-оксопропановая к-та пировиноградная к-та Номенклатура оксокислот CH3-C-CH2-COOH O 3-оксобутановая к-та ацетоуксусная к-та HOOC-C-CH2-COOH O 2-оксобутандиовая к-та щавелевоуксусная к-та Способы получения Способы получения галогенокислот Реакция Гелль-Фольгарда-Зелинского СН3–СН2–СООН + Cl2 Р пропионовая к-та СН3–СН–СООН + НCl Cl α-хлорпропионовая к-та Способы получения галогенокислот Реакция галогенирования СН2=СН–СООН + Br2 пропеновая к-та СН2–СН–СООН Br Br 2,3-дибромпропановая к-та H2O Способы получения галогенокислот Реакция гидрогалогенирования (против правила Марковникова) СН2=СН–С О ОН + НBr пропеновая кислота СН2–СН2–СООН Br 3-бромпропановая к-та Способы получения галогенокислот Реакция галогенирования гидроксикислот O + PCl5 CH3-CH-C OH OH 2-гидроксипропановая к-та O CH3-CH-C OH Cl 2-хлорпропановая к-та + РOCl3 + HCl Способ получения гидрокси- и аминокислот Щелочной гидролиз α-,γ-галогенокислот X δ′+ δ+ O CH2 C .. OH (где Х = -F; -Cl; -Br; -I) 2 NaOH - NaCl; -H2O O HO-CH2-C HCl HO-CH2-C гликолевая к-та ONa O OH 3 NH3 - NH4Сl O H2N-CH2-C HCl ONH4 O H2N-CH2-C глицин OH Способы получения гидроксикислот Неполное окисление гликолей CH2-CH2 HO OH этиленгликоль [O] CH2-C HO O H гликолевый альдегид O CH2-C OH HO гликолевая к-та [O] Способы получения гидроксикислот Цианогидринный способ O + HCN C H ОН- бензальдегид -CH-C N OH α-гидроксифенилацетолитрил HCl(конц), 100°С O -CH-C OH OH миндальная к-та Способы получения фенолокислот Карбоксилирование фенолятов (р-ция КольбеШмитта) ONa OH + СО2 феноксид натрия + H O C 125°C, 5 атм ONa салицилат натрия OH O C OH салициловая к-та Способы получения оксокислот Гидролиз дигалогенпроизводных Hal O + 2 H2O R-C-C OH Hal 140°C - HCl O R-C-C OH O Способы получения оксокислот Окисление гидроксикослот O R-CH-C OH OH O CH3-CH-C OH OH молочная к-та [O] [O] O R-C-C OH O O CH3-C-C OH O пировиноградная к-та Химические свойства обусловленные наличием карбоксильной группы O -C OH Кислотные свойства O O CH3-CH2-CH2-C OH CH3-CH2-CH2-C O- + H+ pKa=4,80 O O CH3-CH2-CH-C Cl OH CH3-CH2-CH-C O + + H - Cl pKa=2,84 O CH3-CH-CH2-C Cl pKa=4,06 OH O CH3-CH-CH2-C Cl O + + H - O CH3-C OH 4,76 O CH2-C Cl OH Cl C-C Cl CH2-C Cl O O Cl CH-C Cl O O 2,86 Cl CH3-C O OH 1,29 O OH 0,65 O Cl CH-C Cl Cl Cl C-C Cl O O O OH OH pKa=2,98 O C C O - O + H3O+ .. OH Э.Д. H2 O O C O > C O -IOH +MOH OH O H pKa=4,19 внутримолекулярная водородная связь Кислотные свойства R-CH-C O NaOH / NaHCO3 OH X (где Х = -Hal; -OH) R-C-C O O OH NaOH / NaHCO3 R-CH-C X R-C-C O O ONa O ONa Получение сложных эфиров R-CH-C O C2H5OH OH X (где Х = -Hal; -OH) R-C-C O O OH C2H5OH R-CH-C X R-C-C O O OC2H5 O OC2H5 Получение хлорангидридов CH3-C-C O O OH SOCl2 -SO2 -HCl CH3-C-C O O Cl Получение амидов O CH3-CH-C OH OH NH3; t O CH3-CH-C OH NH2 Химические свойства обусловленные наличием гидроксильной группой -OH (CH3СO)2O CH3-CH-COOH ацелирование O-C-CH3 O O-ацетильное производное CH3-CH-COOH + CH3COOH OH C2 H 5 I алкелирование HI CH3-CH-COOH OC2H5 o-метильное производное CH3-CH-COOH OH молочная к-та [O] CH3-C-COOH O пировиноградная кислота Химические свойства обусловленные наличием карбонильной группой C O NH2OH CH3-C-COOH + H2O N-OH оксим CH3-C-COOH O NH2NH2 O CH3-C-CH2-C N-NH2 OH гидразон + H2O O HCN CH3-C-CH2-C HO CN O CH3-C-CH2-C OH оксинитрил OH O [H] CH3-CH-COOH OH + H2O молочная кислота Специфические свойства Специфические свойства α-оксикислот CH3-CH-COOH OH o конц. H2SO4 t H-COOH + муравьиная кислота O CH3-C уксусный альдегид H Специфические свойства α-оксикислот O CH3-CH-C OH O H + H O HO C-CH-CH3 O to H3 C HC O C O O C O C H + 2 H 2O CH3 лактид Специфические свойства β-оксикислот H CH3-CH δ+ C COOH to CH3-CH=CH-COOH кротоновая кислота OH H β-оксимасляная кислота + H2O Специфические свойства γ-оксикислот O O CH2 CH2 CH2 C OH H2C C OH H O H2C CH H 2C OH γ-оксимасляная кислота H2C to O 2 C O CH2 γ-бутиролактон Гидролиз лактонов H2O, HCl O H2C H2C to C CH2-CH2-CH2-COOH OH γ-оксимасляная кислота O CH2 γ-бутиролактон H2O,NaOH to CH2-CH2-CH2COONa γ-оксибутират OH натрия Специфические свойства β-кетокислот Реакция декарбоксилирования CH3-C-CH2-COOH to / ферменты CH3-C-CH3 O O ацетоуксусная кислота ацетон + CO2 Таутомерия ацетоуксусного эфира π-основный центр H O δ+ CH3-C C O .. основный центр H O CH3-C CH C C OC2H5 CH-кислотный центр кето-форма OH OC2H5 OH-кислотный центр енольная форма Свойства кето-таутомера O HCN CH3-C-CH2-C HO CN O CH3-C-CH2-C O OC2H5 оксинитрил OC2H5 O NH2OH CH3-C-CH2-C OC2H5 N-OH оксим Свойства енольного таутомера FeCl3 фиолетовое окрашивание O CH3-C=CH-C OH OC2H5 Br Br2 H2O CH3-C-CH-C HO Br O OC2H5 Кето-енольная таутомерия диэтилового эфира щавелевоуксусной кислоты O O C-C-CH2-C H5C2O O кето-таутомер OC2H5 O O C-C=CH-C H5C2O OH OC2H5 енольный таутомер Кислотное и кетонное расщепление R = O СH3 C CH C OC2H5 O этиловый эфир карбоновой к-ты R _ = = O -OH R R CH C O β OC t α 2H5 O СH3 C CH C СH+3 C CH C OC H O H -CO 2 5 2 Н O OO СHкетон 3 C O уксусная к-та = Отдельные представители Качественные реакции на винную кислоту HOOC-CH-CH-COOH KOH OH OH винная кислота HOOC-CH-CH-COOK KOH OH OH гидротартрат калия KOOC-CH-CH-COOK OH OH тартрат калия Качественные реакции на винную кислоту COOK COOK CH-OH CH-O H COOK HO Cu + + H O-CH OH HO-CH COOK COOK CH-O CH-O: H COOK COOK Cu H : O-CH O-CH COOK Производные салициловой кислоты COOH OH + CH3OH H+ метанол салициловая к-та COOCH3 OH метилсалицилат Производные салициловой кислоты COOH COCl POCl2 OH OH салициловая к-та C6H5ONa C O OC6H5 OH фенилсалицилат САЛОЛ Производные салициловой кислоты COOH OH салициловая к-та + (CH3CO)2O ацетангидрид COOH OC -CH3 O ацетилсалициловая к-та АСПИРИН «Кетоновые тела» [O] CH3-CH-CH2-COOH OH CH3-C-CH2-COOH β-оксимасляная кислота O CH3-C-CH3 O ацетон ацетоуксусная кислота + CO2 COOH H OOC -CH2-С-CH2-COOH OH лимонная кислота конц. H2SO4 , to HOOC-CH2-С-CH2-COOH + H-COOH O ацетондикарбоновая кислота to CH3-С-CH3 ацетон O + 2 CO2