Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биоорганическая химия / Каминская Л.А.. Биоорганическая химия. Справочник-Словарь основных терминов и понятий

.pdf
Скачиваний:
82
Добавлен:
22.07.2021
Размер:
3.2 Mб
Скачать

Сульфаниламидные препараты. Производные сульфаниловой кислоты.

Твердые бесцветные кристаллические вещества, плохо растворимые в воде, лучше в органических растворителях. Четкие температуры плавления. Характерны амфотерные свойства: основный центр – аминогруппа бензольного цикла,

кислотный центр NHв сульфаниламидной группе -SO2-NH-R. Образует соли с кислотами и щелочами. Na - соли растворимы в воде, их используют для приготовления растворимой в воде лекарственной формы. Толчком к синтезу сульфаниламидных препаратов стало излечение в 1933 году пациента со стафилококковой септицемией. Он был спасён препаратом, запатентованным под названием« пронтозил» в 1932 году (известен также как «красный стрептоцид»). В 1935 году установлено, что «пронтозил» in vivo превращается в п- аминобензолсульфамид.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N = N

 

 

 

 

 

 

 

in vivo

 

 

 

Н2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

NH2

2N

 

 

 

 

 

 

S

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пронтозил

 

O

 

п- аминобензолсульфамид

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

белыйстрептоцид

 

 

 

 

 

В 1932 – 1934г.

немецкий учёный Домагк синтезировал сульфаниламидные

препараты из 4-аминобензолсульфокислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO3H

сульфаниламидные препараты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-аминосульфокислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общим методом получения сульфаниламидных препаратов является реакция сульфохлорирования ацетиланилина (ацетанилида), полученное соединение реагирует с амином.

HSO3Cl

сульфохлорирование

 

H2NR’ амин

 

 

 

 

СН3СОHN — С6Н5

AcHN — С6Н4 — SO2Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетиланилин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

———>AcHN — С6Н4— SO2NHR + НОН ———>

H2N

 

 

 

 

 

S

 

N

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацилсульфаниламидгидролиз

сульфаниламидный препарат

171

171

 

В процессе поиска лекарственных препаратов были синтезированы сотни производных стрептоцида, из которых в практику внедрено более 30лекарственных веществ.

При биологических испытаниях выяснили, что замена ароматической аминогруппы на любой заместитель, перемещение аминогруппы в другое положение цикла, получение алкильных или ацильных производных аминогруппы, приводит к потере биологической активности. Введение различных заместителейR

в сульфаниламидную группу изменяет токсичность соединения и спектр его бактерицидного действия. Сульфаниламидные препараты обладают бактериостатическим и бактерицидным действием . Механизм противомикробного действия хорошо изучен. Микроорганизмы синтезируют фолиевую кислоту,

фрагментом которой является

парааминобензойная кислота.(IIАБК).

Молекула

сульфаниламидного вещества,

обладая структурным и стерическим

сходством

«подменяет» собой ПАБК, при этом происходит образование «негодной» фолиевой кислоты, которая не в состоянии участвовать в синтезе пуриновых и пиримидиновых соединений, что приводит к нарушению образования нуклеиновых кислот и прекращает размножение микроорганизмов.

Не действуют подобным образом на клетки человека, т.к. в нашем организме фолиевая кислота не синтезируется, а должна поступать с продуктами питания Некоторые сульфаниламидные соединения увеличивают чувствительность рецепторов клеток к инсулину при диабете2 типа (инсулиннезависимый диабет). Тормозят действие почечной карбоангидразы, увеличивая диурез (суточный объем выделяемой мочи).Удаляются из организма ввиде N-ацетильных производных

п- Сульфаниловая кислота (4-аминобензолсульфокислота). Твердое кристаллическое вещество, хорошо растворима в воде, не растворима в органических растворителях. Образует внутреннюю соль - биполярный ион, аминогруппа превращается в аммонийную.

+

NH3

—SO3

172

Поэтому сульфаниловая кислотане образует с участием аминогруппы соли с неорганическими кислотами, не алкилируется и не ацилируется в отличие от п- аминобензойной кислоты. Образует соли с основаниями, эти соли хорошо

растворимы в воде,

аминогруппа в

соли теряет положительный заряд и может

алкилироваться и ацилироваться.

 

+

ОН -

NH3С6Н4—SO3

—— —>

NH2 — С6Н4 —SO3

Разнообразные амиды сульфаниловой кислоты - антибактериальные препараты, антиметаболиты. Однако замещение в аминогруппе сопровождается полным исчезновением лекарственных свойств

4-Аминобензолсульфокислота и 4- аминобензойная кислота сходны по размерам молекул (соответственно длина 0, 69 и 0,67 Å), и основности аминогрупп, и эти сходства лежат в основе проявления лекарственной активности -производные п- сульфаниловой кислоты являются антиметаболитамипаминобензойной кислоты и далее фолиевой кислоты. Структурное сходство также приводит к тому, что антитела к одному из видов этих лекарственных препаратов сохраняют свое действие и на другой (на основе п- аминобензойной кислоты получены обезболивающие соединения). Поэтому в случае непереносимости новокаина пациент не должен принимать сульфаниламидные препараты, и, наоборот, во избежание развития аллергических реакций.

Сфинголипиды. Представители гликолипидов. В их состав входят сфингомиелины и гликосфинголипиды. Содержатся в мембранах клеток всех тканей, преобладают в нервной. В их составе жирные кислоты с длинной цепью: лигноцериновая (С24), нервоновая(С 24:1). Сфингомиелины серого вещества мозга содержат, в основном,стеариновую кислоту. (см.Гликолипиды )

Т

Таутомерия. Явление обратимой изомерии, при которой два или более изомеров легко переходят друг в друга. Вещество содержит одновременно несколько изомерных структур, находящихся в равновесии в определенном соотношении .

Термин« таутомерия» (от греч - «тауто» –тот же самый и «мерос »-

часть) был предложен в 1885г К. Лааром. Наиболее распространенным видом таутомерии является прототропная таутомерия, при которой превращение осуществляется в результате перехода атома водорода( в виде протона) внутри

173

молекулы. Выделенные изолированные формы называются десмотропами, а явление

вцелом -десмотропией.

Вбиоорганических соединениях встречаются несколько видов: кетоенольная,

лактим лактамная, кольчато -цепная таутомерия( см. Кето-енольная таутомерия, Лактим лактимная таутомерия.)

Таурин(2- аминоэтилсульфоновая кислота). Кристаллы , Тплавл. 329 0С,

разлагается, хорошо растворима в воде, плохо -в спирте, нерастворима в эфире. Существует в виде внутренней соли (бетаина). Образует соли при взаимодействии со щелочами с участием сульфогруппы. При окислении таурин превращается в глиоксалевую кислоту

2-СН2 -СН2-SO3H

+ 3-СН2 -СН2-SO3-

 

внутренняя соль

Образуется in vivoиз цистеина. Обнаружен в свободном виде в печени человека, животных, у ракообразных, устричных. В организме человека входит в состав желчных кислот. Амиды таурина и высших жирных кислот -поверхностно - активные вещества, которые применяются в медицине как антисептики.

Таутомеры. Структуры, взаимопревращающиеся посредством прототропного равновесия. Само явление называется таутомерия. (см.)

Терпены. Природные соединения общей формулы (С5Н8)n, где n =2, 3, 4…

и т.д. Условно состоят из изопреновых единиц.

Терпены классифицируют на ряды

по числу звеньев(n).Название

терпен обычно употребляют, если n =2,дитерпен n

=4, тритерпенn =3,к

политерпенамотносятся

каучук натуральный, гуттаперча.

Каждый ряд делится на ациклические и циклические соединения. Циклические могут содержать одно или несколько колец. В составе соединений есть гидроксильные, карбонильные, карбоксильные группы. Примеры терпенов: лимонен,мирен,камфара ,каротиноиды,стерины.

Тетрагидрофолиевая кислота (см.Витамин фолиевая кислота).

Тизоль (см.Алкоголяты).

Тимин С5Н6N2О2. Пиримидиновое азотистое основание. Бесцветные

кристаллы,

Т плавл. 318-321 (разлаг.), возгоняется. Плохо растворим в холодной

воде, спирте, хорошо

в

горячей воде, в кислотах, щелочах.Возможны две

таутомерные формы: лактамная (2,4диоксо-

-3-метилпиримидин)

и

лактимная

(2,4-дигидрокси-5-метилпиримидин),

при алкилировании образует производные

двух типов: О -алкили

N-

алкил.

В нуклеотиде связан с D-2дезоксирибозой ,

которая

образуется

 

восстановлением D-

рибозы

в

составе

тимидинрибозидмонофосфата.

174

 

O

H3C

NH

N O

H

В РНК человека практически не обнаружен, типичен для состава ДНК, образует комплементарную пару с аденином. Молекулы тимина двух цепей ДНК дегидрируются в положении -5указано( стрелкой), образуется связь между двумя молекулами тимина, исчезает возможность расплетания на определенных участках, необходимого для траскрипции, репликации. Такое патологическое изменение характерно при действии свободных радикалов, радиоактивного излучения. (см. Комплементарные пары, Нуклеотиды)

Тиополуацеталь. Образуется в качестве промежуточного соединения при окислении альдегилов в биохимических реакциях при взаимодействии альдегида с тиольными группами в активном центре фермента. см( . Реакции нуклеофильного присоединения)

Тирамин (4-гидроксифенилэтиламин) С8Н11NО. Твердое кристаллическое вещество, Т плавл. 161 0 С. Присутствует в гниющем белке, найден в спорынье (Claviceps), омеле, дроке, одновременно с N –метилтирамином имеется в некоторых сортах сыра.

n- НО– С6Н4 -СН 2 – СН2- NН2

НОn–-

С6Н4 -СН 2 – СН2- NН-CН3

тирамин

 

N –метилтирамин

1-амино – 2- (4-гидроксифенил)этан

 

 

Образуется в реакции декарбоксилирования тирозина в организме человека, если нарушается обмен тирозина, который в норме должен превратиться в дигидроксифенилаланин (диоксифенилаланин,ДОФА )

Схема обмена фенилаланина и тирозина в клетках человекаin vivo

в норме

Фенилаланин———тирозин> —

 

х—> ДОФА ——> дофамин

 

блок превращения

 

В случае нарушения превращения

тирозина в ДОФА

возникает

патологический путь,сопровождающийся

реакцией декарбоксилирования.

 

175

 

 

 

витамин В6

Тирозин

—————> тирамин+СО 2

Патология обмена тирозина может возникнуть в пожилом возрасте и при заболеваниях печени. Тирамин блокирует образование и действие медиатора дофамина - 2 - (3, 4 –диоксифенил)этиламина-1, который локализуется в нейронах центральной нервной системы. Развитие болезни Паркинсона и шизофрении связывают с нарушением обмена дофамина, его дефицит наблюдается при алкоголизме.Тирамин вызывает сильное сокращение матки, суживает периферические сосуды, повышает артериальное давление. С древних времен присутствие спорыньи на злаковых было недопустимо, а омела и дрок считались

крайне ядовитыми.

Спорынья паразитирует на злаковых растениях,

образуя

в завязях растения -хозяина твердые черно-фиолетовые рожкисклероции.

Омела

(Vistcum) -небольшие

кустарники или травы, паразитирующие на ветвях деревьев,

образует мелкие белые или окрашенные соцветия.Существует примета -счастливый

брак освящается ветками омелы.Дрок (Genistra)семейство-

бобовых, из некоторых

видов извлекали красители желтого цвета.

 

Токоферол (см.Витамин Е.)

 

Трансаминирование (переаминирование , непрямое дезаминирование).

Биохимическая реакция взаимного превращения а-аминокислоты и а-кетокислоты в новые а-аминокислоту и а-кетокислоту под действие фермента трансаминазы при участиивитам ина В6.( см.Витамин В6.)

R1 – CH( NH2)-COOH + R2 – C(O)-COOH ——>

аминокислота

кетокислота

——>R1 – C(О)-COOH

+ R2 – CH(NH2)-COOH

кетокислота

аминокислота

Транс -изомер (см. Геометрическая изомерия).

Трегалозы С 12Н22О11. Невосстанавливающие

дисахариды, построенные из

остатков D-глюкозы, связанных между собой гликозидной связью, которая

образована

полуацетальными

гидроксилами

обеих

молекул

глюкопиранозы.

Возможно

образование

трех различных трегалоз: а,а

; β, β;

а, β.

В природе

существует только а,а

- изомер (грибной сахар

).Систематическое

название:

а- D –глюкопиранозил-

а- D -глюкопиранозид. Трегалоза – кристаллическое

соединение, хорошо растворимая

в воде, пл

охо -в

большинстве органических

растворителей, Водные растворы не мутаротируют. В составе пищи медленно и трудно переваривается в кишечнике человека. Встречается в низших и высших грибах (шампиньоны),дрожжах ,водорослях,лишайниках,насекомых (саранча).

176

Трео -,эритро -формы. Соединения с двумя хиральными центрами, в которых присутствуют по одному одинаковому заместителю( в примере атом хлора). Треосоответствует транс-расположению,а эритро-цис-расположению заместителей.

трео - 2,3дихлорпентан-

 

эритро- 2,3 - дихлорпентан

 

 

Третичная структура белка.

Пространственная компактная

организация

вторичной структуры белка,обеспечивающая

выполнение биологических функций.

В зависимости от строения третичной структуры все белки делят на две

группы:

 

 

 

 

 

 

глобулярные и

фибриллярные.

(см.)

В их образовании участвуют белки,

имеющие вторичную

организацию

в виде α - спиралии

β

- структуры .

Глутаминовая кислота, аланин,

лейцин способствуют образованию а -спирали.

Метионин, валин, изолейцин встречаютсячаще

в составе β -структуры , а глицин,

пролин, аспарагин обычно располагаются в местах изгиба цепи.

Каждый белок

обладает собственной

уникальной пространственной структурой.

Изменение этой

пространственной структуры сопровождается изменением биологических свойств и биологической активности (увеличением или уменьшением, вплоть до полной потери). По современным представлениям укладка вторичной структуры в пространстве и превращение ее в третичную структуру происходит с участием особых белков -шаперонов .

В стабилизации третичной структуры белка главная роль принадлежит взаимодействию радикалов аминокислот, которые оказываются пространственно сближенными. Различают два типа взаимодействия, которые формируют различные по физико-химическим свойствам участки белковой молекулы: гидрофильное и гидрофобное Гидрофильное взаимодействие обусловлено тремя видами химических связей: ионными, водородными, дисульфидными, а гидрофобное -дисперсионными силами (Ван- дер-Ваальса), в которых участвуют метильные группы, ароматические циклы.

Представим себе два пространственно сближенных участка цепи белковой

молекулы:

Ионное

электростатическое

притяжение

возникает

между

ионизированными

карбоксильными

группами

радикалов

глутаминовой,

аспарагиновой кислот и аминогруппами

лизина,аргинина.

 

 

 

Водородные связи образуются между гидроксильными группами, которые присутствуют в радикалах аминокислот серина, треонина и тирозина. Дисульфидные связи образуются при окислении тиольных( меркапто) групп цистеина, дисульфидные связи поддерживают жесткость третичной структуры белка на определенных его участках. 177

___________________________________________________________________

|

|

|

|

|

|

 

 

C ОО

О-Н

SH

S

СН 3

 

 

 

NH3+

 

 

|

 

 

 

 

О-Н

SH

S

СН 3

|

 

|

|

|

|

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Участок гидрофильного взаимодействия

 

Участок гидрофобного взаимодействия

ионное

водородные

дисульфидные

 

 

притяжение

связи

связи

 

 

 

 

Тиольные группы белков находятся в особом активном центре белка и участвуют в проявлении каталитической активности; они образуют промежуточные соединения –тиополуацетали при окислении альдегидов. Поддержание природной (нативной) третичной структуры белка чрезвычайно важно для сохранения его специфических биологических свойств. Пространственно сближенные радикалы аминокислот образуют на поверхности белковой глобулы особые активные участки, которые служат для связывания реагирующих веществ( субстратов), осуществления каталитического действия и для фиксации сигналов об изменении каталитической активности (см.Ферменты , Рецепторы)

Триозы (альдо- и кетотриозы) С3Н6О3. Существуют три триозы: энантиомеры D- иLглицериновый альдегид (2,3-дигидроксипропаналь) и их структурный изомер диоксиацетон (1,3дигидроксипропанон- -2)

СНО

СН2ОН

СНО

|

|

|

Н —С —ОН

С=О

НО—С —Н

|

|

|

СН2ОН

СН2ОН

СН2ОН

D- глицериновый альдегид

диоксиацетон

L-глицериновый альдегид

Конфигурационные формулы D- и L- глицеринового альдегида соответствуют их абсолютным (реальным) конфигурациям. Глицериновый альдегид восстанавливается в глицерин, окисляется в глицериновую кислоту, дает все качественные реакции на альдегидную группу.

178

глюконеогенез

3-фосфоглиц.альд. + фосфодиоксиацетон <———> фруктоза-1,6-дифосфат

гликолиз

Врастительной клеткепроисходит

 

 

присоединениеСО

2

и

увеличение

 

 

СНО

числа атомов в

моносахариде

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н—С —ОН

 

конфигурацияD-

 

у последнего асимметрического

 

|

 

 

 

центра сохраняется

 

 

СН2ОН

 

 

 

 

 

 

 

D- глицериновый альдегид

 

 

 

 

 

В животных и

растительных клетках образуется и участвует в обмене веществ

только D-

глицериновый альдегид в виде фосфорного эфира 3-фосфоглицеринового

альдегида,

фосфодиоксиацетон изомеризуется

в D-

глицериновый

альдегид.

3-Фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетонin vivo

вступают в реакцию

альдольной конденсации,

которая обратима,

и является этапом глюконеогенеза и

гликолиза.Моносахариды с большим числом атомов углерода (4, 5, 6 и так далее) в

растительных

и животных клетках

сохраняют конфигурацию

этого атома,

большинство природныхмоносахаридов

животных клеток относятсяD-

стереоряду.

(см.Моносахариды )

 

 

Триглицериды (ТГ, триацилглицерины). Сложные эфиры трехатомного спирта глицерина( глицерола) и высших карбоновых кислот. Имеют различное биологическое происхождение (растительные, животные) и отличия в физических свойствах -твердые , жидкие и полужидкие, что зависит от содержания в них насыщенных и ненасыщенных высших жирных кислот. Гидрофобны, не растворимы в воде, растворимы в неполярных органических растворителях, галогеналканах. Образуют с водой неустойчивые эмульсии, которые более стабильные в присутствии желчных кислот. Твердые (их называют жиром) этерифицированы насыщенными кислотами, жидкие (масла) –ненасыщенными кислотами. Жиры организмачеловека полужидкие, в их составе есть насыщенные и ненасыщенные кислоты. Имеют L- конфигурацию и относятся к оптически активным соединениям( при условии, что связаны с тремя различными остатками жирных кислот).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

O

 

 

 

 

R1

R2

 

C

 

O

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

O

 

C

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L- триглицерид (триацилглицерин)

– содержит три различных высших жирных кислоты.

179

Номенклатура: в названии триглицерида перечисляют входящие в его состав ацильные остатки жирных кислот в порядке записи( положения 1, 2, 3) в структурной формуле: 1-стеароил - 2олео- - 3 пальмитоилглицерин– (или 1- стеароил - 2- олео- 3 – пальмитин). От названия глицерин сохраняется «ин»

1СН2–О–СО–С17Н35

|

С17Н33 - CО - О - 2СН

|

3СН2–О–СО–С15Н31

Если в составе ТГ присутствуют три одинаковые кислоты, например, пальмитиновые, то название звучит трипальмитин. Триглицериды в организме человека выполняют защитные, запасные и энергетические функции. Синтезируются в печени и адипоцитах. Состав зависит от места расположения жировой ткани, триглицериды занимают в виде жировой капли внутреннее пространство адипоцита -клетки белой или бурой жировой ткани. Усвоение ТГ пищии использование тканевых ТГ для энергетических целей начинается с их гидролиза под действием ферментов липаз. Реакция проходит в слабощелочной среде, носит названиереакция омыления, поскольку в процессе гидролиза образуются глицерин и соли высших карбоновых кислот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

O

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

C

 

 

 

CH

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

O

 

 

C

 

 

R3

+ 3NaOH ——>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН 2(ОН) –СН(ОН)-СН2(ОН)

+ R1 - CООNa + R2СООNa + R3СООNa

 

 

 

 

 

глицерин

 

 

 

 

 

соли жирных кислот

Трикарбоновые кислоты В растениях обнаружена трикарбаллиловая кислота,,3-карбоксипентандиовая, в виде кальциевой соли найдена в свекольном соке.

НООС–

СН2 – СН– СН2 – СООН

 

 

 

|

 

 

 

СООН

 

Ее производнымиявляются

гидроксикислоты:

лимонная и изолимонная (см.

Лимонная кислота, цитрат

)

 

 

180