Вопрос 24.Стереоизомерия в ряду соединений с двойной связью: π-диастереомерия (цис- и транс- изомеры). Малеиновая и фумаровая кислоты, их медико-биологическое значение.

Пи-диастереомеры. К ним относят конфигурационные изомеры, содержащие пи-связь. Этот вид диастереомерии характерен, в частности, для алкенов. Относительно плоскости пи-связи одинаковые заместители у двух атомов углерода могут располагаться по одну (цис) или по разные (транс) стороны. Это приводит к существованию стереоизомеров, известных также под названием цис- и транс-изомеров. Основная причина существования цис- и транс-изомеров заключается в невозможности вращения вокруг пи-связи без ее нарушения. Цис- и транс-изомеры имеют одинаковую последовательность связывания атомов, но отличаются друг от друга пространственным расположением заместителей и потому являются стереоизомерами. В то же время их молекулы ахиральны (в них нет хиральных центров). Таким образом, цис- и трансизомеры алкенов относительно друг друга являются диастереомерами и обладают разными свойствами.

Представителями ненасыщенных дикарбоновых кислот с одной двойной связью служат пи-диастереомерные малеиновая и фумаровая кислоты. Малеиновая кислота является менее стабильным цис-изомером по сравнению с транс-изомером — фумаровой кислотой. Под действием некоторых веществ, например следов воды или азотистой кислоты, она переходит в термодинамически более стабильную фумаровую кислоту. Обратный переход осуществляется при нагревании или УФ-облучении, т. е. требует энергии извне.

Вопрос 25. Альдегидо- и кетокислоты: глиоксиловая, пировиноградная (её производное фосфоенолпируват), ацетоуксусная, щавелевоуксусная, ацетондикарбоновая. Кето-енольная таутометрия и реакции, подтверждающие наличие двух таутомерных форм. Химические свойства оксокислот. Реакции неокислительного декарбоксилирования β-кетонокислот и окислительного декарбоксилирования α-кетокислот.

Простейшей альдегидокислотой является глиоксиловая кислота НООС—СНО. Она содержится в недозрелых фруктах, но по мере созревания ее количество уменьшается. Глиоксиловая кислота обычно существует в виде гидрата НООС-СН(ОН)2. Электроноакцепторная карбоксильная группа в глиоксиловой кислоте, подобно трихлорометильной группе хлораля, создает значительный дефицит электронной плотности на соседнем атоме углерода, в результате чего две гидроксильные группы при нем удерживаются достаточно прочно. Важную роль в биохимических процессах играют кетонокислоты — пировиноградная, ацетоуксусная, щавелевоуксусная и альфа-оксоглутаровая кислоты.

Пировиноградная кислота СН3-С(О)-СООН — одно из центральных соединений в цикле трикарбоновых кислот. Она является также одним из промежуточных продуктов молочнокислого и спиртового брожения углеводов. Может быть получена при взаимодействии этилхлорида с цианидом калия с последующим гидролизом образующегося кетононитрила или путем окисления молочной кислоты. Её соли – пируваты.

Пировиноградная кислота легко декарбоксилируется при нагревании с разбавленной и декарбонилируется — с концентрированной серной кислотой.

декарбоксилирование пировиноградной кислоты in vitro протекает в присутствии фермента декарбоксилазы и соответствующего кофермента. Получающийся при этом ацетальдегид, не теряя связи с коферментом, может присоединиться к альфа-кетонокислотам, образуя альфа-ацето-альфа-гидроксикислоты, являющиеся предшественниками некоторых альфа-аминокислот, или окисляться в присутствии кофермента А в ацетилкофермент А.

Пировиноградная кислота сильнее уксусной и способна к енолизации. Важное ее производное — фосфоенолпировиноградная кислота (фосфат енольной формы пировиноградной кислоты). В организме анион этой кислоты — фосфоенолпируват — образуется в процессе гликолиза и служит предшественником пирувата.

Щавелевоуксусная кислота НООС-С(О)-СН2-СООН одновременно является альфа- и бета-кетонокислотой. Она образуется в цикле трикарбоновых кислот при окислении яблочной кислоты.

Ацетоуксусная кислота СН3-С(О)-СН2-СООН — представитель бета-кетонокислот.

Ацетоуксусная кислота образуется in vivo в процессе метаболизма высших жирных кислот. Как продукт окисления 5-гидроксимасляной кислоты наряду с продуктами ее превращений накапливается в организме у больных сахарным диабетом (так называемые ацетоновые или кетоновые тела).

Ацетоуксусный эфир — бесцветная жидкость с приятным фруктовым запахом. В соответствии со строением ацетоуксусного эфира (как вещества, имеющего кетонную группу) протекают реакции присоединения циановодородной кислоты и восстановления. Однако под действием натрия, гидроксида натрия иди при ацилировании в определенных условиях образуются производные бета-гидроксикротоновой кислоты, т. е. соединения с енольной группой. Специальные исследования показали, что ацетоуксусный эфир представляет смесь двух изомеров — кетона (92,5%) и енола (7,5%), находящихся в таутомерном равновесии. Это еще один пример кето-енольной таутомерии.

Вопрос 26.Ацилфосфаты и ацилкофермент- ацилирующие реагенты. Биороль ацилирования. Реакции по типу альдольного присоединения с участием кофермента А (образование лимонной кислоты из щавелевоуксусной).Ацилирование карбоновых кислот в организме

Непременными участниками реакций по типу альдольного присоединения in vivo являются тиоэфиры карбоновых кислот — производные кофермента А. В тиоэфирах, по сравнению с обычными эфирами, вследствие большого эффективного положительною заряда на карбонильном атоме углерода нуклеофильное замещение у этого атома осуществляется легче. По той же причине альфа-водородные атомы в тиоэфирах более подвижны и более активны в реакциях конденсации. Так, при конденсации ацетилкофермента А по типу альдольного присоединения из двух молекул ацетилкофермента А образуются ацетоацетилкофермент А и кофермент А.

Другая важная реакция с участием ацетилкофермента А — его взаимодействие с оксокислотами, приводящее к образованию гидроксикислот. В этом случае роль карбонильной и метиленовой компонент реакции играет не одно, а разные вещества.

Последующий гидролиз тиоэфирной функции обеспечивает необратимость процесса в целом. Этим путем происходит образование лимонной кислоты в цикле трикарбоновых кислот. Еще один пример биологически важного процесса — образование малонилкофермента А при действии на ацетилкофермент А диоксида углерода. Последний в данном случае играет роль карбонильной компоненты.