Дикарбоновые кислотыГомологический ряд насыщенных дикарбоновых кислот С n Н 2n-2 О 4 Дикарбоновые кислоты- твердые кристаллические соединения, растворимые в воде, обладают более сильными кислотными свойствами по сравнению с монокарбоновыми кислотами, содержащими одинаковое число атомов углерода.(табл.1). Сравните значения рК а пар кислот: уксусная- щавелевая, пропановая – малоновая, бутановая- янтарная) Химические свойства карбоновых кислот в реакциях S N не отличаются от свойств монокарбоновых кислот: они образуют производные с участием одной или двух карбоксильных групп: сложные эфиры, амиды, соли. Имеются свои особые свойства, связанные с влиянием карбоксильных групп на атомы углерода скелета.
Щавелевая кислота(этандиовая, оксалат) НООС-СООН- простейшаядикарбоновая насыщенная кислота, сильная кислота. В виде солей распространена в растениях. Соли носят название оксалаты. Нерастворимая кальциевая соль оксалат кальция содержится в оболочках клеток и внутри клеток лишайников, грибов, водорослей, папоротников. Кислая калиевая соль(кисличная соль) содержится в щавеле и кислице, в других видах растений встречаются оксалаты натрия и магния. У человека и животных в составе мочи и других биологических жидкостей находят небольшие количества щавелевой кислоты, особенно при приеме больших доз витамина С. Избыток щавелевой кислоты в моче называется оксалурия и является признаком развития мочекаменной болезни, которая характеризуется отложением соли оксалата кальция в почках, суставах, протоках слюнных желез. Образование щавелевой кислоты в организме человека связано с нарушением обмена аминокислоты глицина (2- аминоуксусной кислоты). Под действием серной кислоты или при быстром нагревании in vitro наблюдается разложение щавелевой кислоты серная кислота НООС-СООН ————> СО + СО2 + Н2 О НООС-СООН ——нагревание —> НСООН + СО2 Токсичность щавелевой кислоты связана с ее сильными кислотными, восстановительными свойствами и возможным разложением с выделением СО, который необратимо связывается с ионом железа в составе гемоглобина. Малоновая кислота(пропандиовая, малонат) НООС-СН2-СООН содержится в свекольном соке, в организме человека образуется в цитоплазме в связанном с белками –ферментами виде как нормальный продукт в процессе биосинтеза высших карбоновых кислот (см. реакцию образования малонилКоА, приведенную выше). Однако обнаружен еще один патологически й путь образования малоновой кислоты при усиленном окислении липидов мембран клеток, который получил название «перекисное окисление липидов», или сокращенно «ПОЛ». Этот очень важный для понимания жизнедеятельности процесс изучается подробно в курсе биохимии. Малоновая кислота токсична для организма человека и животных. Она имеет структурное сходство с янтарной кислотой(см. последующий раздел), поэтому малоновая кислота блокирует тот участок реакций цикла Кребса., на котором происходит превращение янтарной кислоты в фумаровую. Нарушение цикла Кребса сопровождается снижением или прекращением выработки АТФ. В биохимии малоновую кислоту называют «конкурентным ингибитором» реакции окисления янтарной кислоты в цикле Кребса. В условиях in vitro малоновая кислота легко декарбоксилируется при нагревании, что связано с взаимным влиянием близко расположенных карбоксильных групп. нагревание НООС-СН2-СОООН ———> СН 3- СООН + СО 2 уксусная кислота
Янтарная кислота (бутандиовая, сукцинат) НООС-СН2 -СН2 –СООН, хорошо растворима в воде, биоактивное вещество Выделена из янтаря. Обнаружена в клетках растений, в тканях всех животных, содержится в митохондриях. Один из компонентов реакций цикла Кребса. Превращение in vivo янтарной кислоты в фумаровую является примером обратимой реакции дегидрирования (окисления) с участием активированных атомов водорода СН2- кислотного центра и стереоспецифичной реакции. поскольку образуется только один изомер, имеющий транс-строение. фермент НООС-СН2- СН2 - СОООН + ФАД <———> ФАДН2 + НООС-СН = С Н -СООН транс-бутендиовая фумаровая Сложная молекула флавинадениндинуклеотида(ФАД)является окислителем (аналогично молекуле НАД +), содержит в своем составе рибофлавин - витамин В2. Эту реакцию тормозит(ингибирует) малоновая кислота, в составе которой также две карбоксильные группы, но только один -СН2- кислотный центр. Скелет янтарной кислоты имеют другие биоактивные соединения: яблочная, щавелевоуксусная кислоты, аминокислота аспарагиновая. Все перечисленные кислоты превращаются друг в друга, обеспечивая энергетический и пластический обмен в клетке: янтарная ↔ фумаровая ↔ яблочная ↔ щавелевоуксусная ↔ аспарагиновая. | ……последовательность реакций цикла Кребса…………| В клетках животных и человека янтарная кислота вместе с аминоуксусной кислотой (глицином) необходимы для синтеза сложной гетероциклической системы- гема., который состоит из 4 циклов пиррола. Соль янтарной кислоты –сукцинат натрия- применяется как препарат, обладающий общим стимулирующим действием и выпускается в нескольких лекарственных формах: «Сукцинат Кардиа» - для профилактики нарушения сердечной деятельности, «Сукцинат Геронто» - для пожилого возраста, «Сукцинат Бэби» - для детей. Глутаровая кислота (пентандиовая) НООС-СН 2-СН 2-СН 2- СООН, растворима в воде.Содержится в свекольном соке.Скелет глутаровой кислоты имеют биологически активные соединения, участвующие в различных видах обмена: в цикле Кребса – α –кетоглутаровая, лимонная, аминокислота глутаминовая, в синтезе холестерина – 3-гидрокси - 3- метилглутаровая. В растениях обнаружена трикарбоновая кислота- трикарбаллиловая-3-карбоксипентандиовая, ввиде кальциевой соли найдена в свекольном соке. НООС- СН2 –СН- СН2 –СООН | СООН Ее производными являются гидроксикислоты: лимонная и изолимонная.
|
