Природные соединения
Название этого раздела вводит в заблуждение и искушение. Звучит невероятно пафосно. Кажется, сейчас в нас будут заправлять целый курс биохимии, или как там это еще называется. С удивлением смотрим на календарь – вроде бы и развязка уже совсем близка, не поздновато ли спохватились, когда же все это можно успеть?
Не стоит так сильно волноваться. Этот раздел – просто ликбез (если кто не знает, это такой смешной термин времен ранней советской власти, подразумевающий, что неграмотных трудящихся нужно быстренько научить читать лозунги и писать доносы). Без него как-то неудобно, ведь органическая химия по определению имеет отношение к живому, к Природе, и вообще произошла из желания разобраться в том, как устроены живые существа. Сама органическая химия, как традиционно считается, начинает отсчет своей истории от 1828 года, когда Фридрих Вёлер немного случайно получил первое органическое вещество просто химической реакцией из неорганических реактивов, показав, что ничего особенного в органических веществах нет, их можно получать в лаборатории и исследовать точно так же, как любые другие. Нельзя не заметить, что получилось так, что органическая химия ведет свою величественную историю от вещества с поэтическим названием мочевина.
Итак, мы не будем серьезно изучать химию природных соединений, только основных типов которых известны десятки. Просто для очистки совести остановимся на простых сведениях из химии аминокислот и пептидов, потому что из этого построены белки, а белки это практически точно самые важные органические соединения Природы. Один тщеславный шарлатан, которого еще недавно считали великим классиком всего на свете, даже выдал такое глубокомысленное определение: “Жизнь есть способ существования белковых тел…”, и очень был собой доволен, хотя более пустого и бессмысленного вздора и представить себе трудно. Ну и немного разберемся в углеводах – стыдно же не знать, что делает кофе сладким. В программе есть еще не очень внятный раздел про стероиды и терпены, но это уже совсем горстка общих сведений, не предполагающая никаких реальных умений – в задачах никаких терпенов и стероидов не бывает.
Подробная программа раздела
Аминокислоты.
Классификация: понятие о незаменимых, заменимых,
гидрофильных и гидрофобных аминокислотах. Кислотно-основные
свойства. Амфотерность, понятие об изоэлектрической точке.
Химические свойства (свойства карбоксильной и амино-групп,
хелаты, бетаины, поведение при нагревании, синтез сложных эфиров
и N-ацилирование – путь к пептидному синтезу). Синтез из
галогенкарбоновых кислот (2 способа, включая фталимидный), синтез
Штреккера. Энантиоселективный синтез аминокислот
(ферментативное разделение, синтез с использованием хиральных
катализаторов). Методы построения пептидной связи. Твёрдофазный
синтез пептидов. Использование защитных групп в синтезе пептидов
(привести не менее 4-х защитных групп, постановка и снятие
защитных групп). Белки. Первичная, вторичная, третичная и
четвертичная структура. Определение N- и С-концевых аминокислот.
Биологическая роль пептидов. Примеры.
Углеводы.
Что такое D-ряд углеводов? Классификация углеводов: а)
по количеству атомов С; б) по наличию С=О или СНО групп; в) по
количеству циклических фрагментов. Синтез углеводов из Dглицеринового альдегида по методу Килиани-Фишера. Строение
глюкозы. Открытая и циклическая формулы глюкозы. Формулы
Хеуорса. Пиранозы и фуранозы. Переход от открытой формулы к
циклической по Хеуорсу. Конформации глюкозы. Эпимеры, аномеры,
мутаротация. Аномерный эффект. Химические свойства глюкозы как
09.06.13
альдегидоспирта: а) хелаты с ионами металлов, получение
гликозидов, полных простых и сложных эфиров, изопропилиденовая
защита; б) окисление СНО группы ионами металлов, бромной водой,
НNО3. Различия реакционной способности аномерной и спиртовой
гидроксильных групп в циклических формах углеводов. Гликозиды.
D-фруктоза как представитель кетоз. Открытая и циклическая
формулы.
Терпены, терпеноиды.
Понятие об основных этапах биосинтеза
терпенов. Образование мевалоновой кислоты
(НООССН2С(ОН)(СН3)СН2СН2ОН) и изопентенилпирофосфата из
ацетилКоА. Правило Ружички. Стероиды как производные
циклопентанопергидрофенантрена. Холестерин. Стероидные
гормоны. Отличие андрогенов от эстрогенов.
Наиболее емкий кусок в этой теме – аминокислоты и пептиды. Здесь довольно много всего нужно знать, начиная от стереохимии, и заканчивая методами синтеза аминокислот и способами построения пептидов. По этой теме больше всего задач, требующих усилий по синтезу, в том числе и использующих методы из предыдущих тем. Эти вопросы разобраны на отдельной странице.
Углеводы в основном требуют анализа стереохимии и открытых и циклических форм. Химия здесь представлена достаточно скромно, и не синтезом, а практически только простыми реакциями получения производных углеводов (типа озазонов) или переходом между разными формами. Посвятим этому тоже отдельную страницу, но после аминокислот и пептидов.