Гетерофункциональные карбоновые кислоты. Пептиды и белки.

1. Строение (2 S)-2-амино-3-метилбутановой кислоты имеет природная -аминокислота:

– 1. лейцин;

– 2. изолейцин;

+3. валин;

– 4. тирозин;

– 5. лизин.

Строение (2 S)-2-амино-3-метилбутановой кислоты имеет природная -аминокислота валин, которая является производной от бутановой кислоты с заместителями – у С₂ – аминогруппа, у С₃ – метильный радикал. Конфигурация хирального центра при С₂ в R,S – системе S. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина).

2. Строение (2 S)-2-амино-3-гидроксибутановой кислоты имеет природная -аминокислота:

+1. треонин;

– 2. валин;

– 3. фенилаланин;

– 4. триптофан;

– 5. серин.

Строение (2 S)-2-амино-3-гидроксибутановой кислоты имеет природная -аминокислота треонин, которая является производной бутановой кислоты с заместителями у С₂ – аминогруппа, у С₃ – гидроксигруппа. Конфигурация хирального центра при С₂ в R,S – системе S. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина).

3. Строение (2 S)-2,6-диаминогексановой кислоты имеет природная -аминокислота:

– 1. глицин;

– 2. аспагин;

– 3. аргинин;

– 4. глутаминовая кислота;

+5. лизин.

Строение (2 S)-2,6-диаминогексановой кислоты имеет природная -аминокислота лизин, которая является производной от гексановой кислоты с заместителями у С₂ и С₆ аминогруппа. Конфигурация хирального центра при С₂ в R,S – системе S. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина).

4. Строение (2 S)-2-амино-4-метилпентановой кислоты имеет природная -аминокислота:

– 1. изолейцин;

– 2. глутамин;

– 3. цистеин;

+4. лейцин;

– 5. метионин.

Строение (2 S)-2-амино-4-метилпентановой кислоты имеет природная -аминокислота лейцин, которая является производной от пентановой кислоты с заместителями у С₂ – аминогруппа, у С₄ – метильный радикал. Конфигурация хирального центра при С₂ в R,S – системе S. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина).

5. Строение (2 S)-2-амино-3-(1Н-индолил-3) пропановой кислоты имеет природная -аминокислота:

– 1. гистидин;

– 2. пролин;

+3. триптофан;

– 4. аспарагиновая кислота;

– 5. фенилаланин.

Строение (2 S)-2-амино-3-(1Н-индолил-3) пропановой кислоты имеет природная -аминокислота триптофан, которая является производной от пропановой кислоты с заместителями у С₂ – аминогруппа, у С₃ – индол. Конфигурация хирального центра при С₂ в R,S – системе S. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина).

6. К числу незаменимых природных -аминокислот относятся:

– 1. асн (Asn);

+2. мет (Met);

+3. фен (Phe);

+4. лиз (Lys);

– 5. ала (Ala).

Природные -аминокислоты метионин (Met), фенилаланин (Phe), лизин (Lys) относят к незаменимым потому, что они не синтезируются в организме человека, а поступают с пищей. Их недостаток в организме приводит к различным патологиям.

7. К числу незаменимых природных -аминокислот относятся:

+1. вал (Val);

+2. три (Try);

– 3. гли (Gly);

– 4. цис (Cys);

+5. тре (Thr).

Природные -аминокислоты валин (Val), триптофан (Try), треонин (Thr) относят к незаменимым потому, что они не синтезируются в организме человека, а поступают с пищей. Их недостаток в организме приводит к различным патологиям.

8. К числу незаменимых природных -аминокислот относятся:

– 1. сер (Ser);

– 2. асп (Asp);

+3. лей (Leu);

– 4. про (Pro);

+5. иле (Ile).

Природные -аминокислоты лейцин (Leu), изолейцин (Ile) относят к незаменимым потому, что они не синтезируются в организме человека, а поступают с пищей. Их недостаток в организме приводит к различным патологиям.

9. Практически, все природные -аминокислоты;

+1. имеют хиральные молекулы;

+2. являются L-стереоизомерами;

– 3. являются незаменимыми;

+4. имеют S-конфигурацию второго атома углерода;

– 5. являются ароматическими карбоновыми кислотами.

Анализ структуры природных -аминокислот показывает, что практически они все, кроме глицина, имеют хиральные молекулы, так как при С₂ у них четыре разных соседа и атом асимметричен. Природные -аминокислоты являются L-стереоизомерами по хиральному атому С₂, а в системе R,S по этому атому имеют конфигурацию S (кроме цистеина).

10. Природный лейцин по конфигурации заместителей у второго атома углерода:

– 1. относится к D-стереохимическому ряду;

+2. относится к L-стереохимическому ряду;

– 3. является R-стереоизомером;

– 4. не может быть охарактеризован, т.к. ахирален;

+5. является структурным изомером изолейцина.

Природная -аминокислота лейцин у второго атома углерода, который хирален, имеет конфигурацию заместителей в D L системе L, поэтому её относят к L-стереохимическому ряду. Эта конфигурация характерна для природных -аминокислот в составе белковых молекул (кроме цистеина). Лейцин (2S)-2-амино-4-метилпентановая кислота и изолейцин (2S)-2-амино-3-метилпентановая кислота являются структурными изомерами.

11. Не имеет стереоизомеров (молекулы ахиральны) природная -аминокислота:

– 1. глутамин;

– 2. изолейцин;

– 3. пролин;

+4. глицин;

– 5. аргинин.

Анализ структуры природных -аминокислот показывает, что практически все они имеют хиральные молекулы, так как при С₂ имеется четыре разных соседа и их молекулы асимметричны, только у глицина молекула ахиральна, поэтому у него нет конфигурационных стереоизомеров.

12. Нейтральными -аминокислотами являются:

+1. вал (Val);

+2. гли (Gly);

– 3. арг (Arg);

+4. сер (Ser);

– 5. асп (Asp).

Природные -аминокислоты валин (Val), глицин (Gly), серин (Ser) относят к нейтральным так как в растворе они образуют внутренние соли, а их боковые радикалы не содержат функциональных групп, способных к самостоятельной ионизации. Поэтому их водные растворы имеют среду близкую к нейтральной. Выделение группы нейтральных -аминокислот – это один из способов их классификации по признаку, в основу которого положено, поведение аминокислоты в растворе.

13. Основными -аминокислотами являются:

– 1. ала (Ala);

– 2. иле (Ile);

– 3. сер (Ser);

+4. лиз (Lys);

+5. арг (Arg).

Природные -аминокислоты лизин (Lys) и аргинин (Arg) – это основные аминокислоты. Выделение группы основных -аминокислот – это один из способов их классификации, в основу которой положено поведение аминокислоты в водном растворе. Присутствие в структурах лизина и аргинина нескольких аммониевых основных центров, часть из которых находятся в боковом радикале и ионизируются в растворе, объясняет выраженные основные свойства данных -аминокислот, рН их водных растворов больше 7.

14. Кислыми -аминокислота:

– 1. тре (Thr);

+2. асп (Asp);

– 3. глн (Gln);

– 4. цис (Cys);

+5. глу (Glu).

Природные -аминокислоты аспарагиновая кислота (Asp) и глутаминовая кислота (Glu) – это двухосновные моноаминокислоты их относят к кислым -аминокислотам. Выделение группы кислых -аминокислот – это один из способов их классификации, в основу которого положено, поведение аминокислоты в водном растворе. Присутствие в структуре аспарагиновой и глутаминовой кислот двух карбоксильных групп одна из которых находится в боковом радикале и ионизируется при растворении аминокислот в воде, объясняет кислую реакцию среды их водных растворов.

15. Гидрофобными являются природные -аминокислоты:

– 1. гли (Gly);

– 2. лей (Leu);

+3. фен (Phe);

– 4. тир (Tyr);

+5. мет (Met).

Природные -аминокислоты лейцин (Leu) и метионин (Met) имеют в своей структуре неполярные гидрофобные радикалы, поэтому их относят к гидрофобным -аминокислотам.

16. Гидрофобными являются природные -аминокислоты:

+1. ала (Ala);

+2. вал (Val);

– 3. сер (Ser);

– 4. асн (Asn);

– 5. глу (Glu).

Природные -аминокислоты аланин (Ala) и валин (Val) имеют в своей структуре неполярные гидрофобные радикалы, поэтому их относят к гидрофобным -аминокислотам. Выделение группы гидрофобных -аминокислот – это один из способов их классификации.

17. Гидрофильными неионогенными являются природные -аминокислоты:

– 1. ала (Ala);

– 2. вал (Val);

+3. сер (Ser);

+4. асн (Asn);

– 5. глу (Glu).

Природные -аминокислоты серин (Ser) и аспарагин (Asn) имеют в своей структуре гидрофильные неионогенные функциональные группы в боковом радикале, поэтому их относят к гидрофильным неионогенным -аминокислотам. Выделение группы гидрофильных -аминокислот – это один из способов их классификации.

18. Гидрофильными ионогенными являются природные -аминокислоты:

+1. лиз (Lys);

– 2. тре (Thr);

+3. тир (Tyr);

– 4. про (Pro);

+5. глу (Glu).

Природные -аминокислоты лизин (Lys), тирозин (Tyr) и глутаминовая кислота (Glu) имеют в своей структуре (в боковом радикале) гидрофильные, способные к самостоятельной ионизации в водном растворе функциональные группы, поэтому их относят к гидрофильным ионогенным -аминокислотам. Выделение группы гидрофильных -аминокислот – это один из способов их классификации.

19. Глицин (2-аминоэтановая кислота) образует соли в реакциях с:

+1. Н₂SO₄;

– 2. CH₃CH₂OH;

– 3. CH₃-I;

+4. NaOH;

Природная -аминокислота глицин (Glu) имеет в своей структуре амино- группу и карбоксильную группу и как гетерофункциональное соединение способна образовывать соли с кислотами по аминогруппе, как первичный амин, например с Н₂SO₄, а как карбоновая кислота, соли с основаниями, например, с гидроксидом натрия.

20. Фенилаланин ((2S)-2-амино-3-фенилпропановая кислота) образует сложный эфир в реакции с:

–1. H₂SO₄;

+2. CH₃CH₂OH (H₂SO₄);

–3. NaOH

–4. формальдегид;

–5. CH₃CH₂Cl.

Природная -аминокислота фенилаланин (Phe) имеет в своей структуре карбоксильную группу, поэтому может вступать в реакцию этерификации, выступая как субстрат в S_N реакции со спиртами в кислой среде. При этом образуются сложные эфиры, это характерная реакция карбоновых кислот.

21. Лейцин ((2 S)-2-амино-4-метилпентановая кислота) в реакции с метилиодидом:

–1. образует метиловый эфир карбоновой кислоты;

–2. не образует никаких продуктов;

–3. расщепляет свой углеродный скелет;

–4. декарбоксилируется;

+5. метилируется по аминогруппе.

Природная -аминокислота лейцин (Leu) имеет в своей структуре аминогруппу, поэтому она способна вступать в реакцию с галогеналканами и выступает при этом как нуклеофильный реагент, т.е. метилируется метилиодидом по аминогруппе. Эта реакция характерна для аминов.

22. -Аминокислоты в реакциях с альдегидами образуют:

+1. замещенные имины (продукты реакции по аминогруппе);

–2. сложные эфиры (продукты реакции по карбоксильной группе);

–3. соли карбоновой кислоты;

–4. соли аминов;

–5. продукты декарбоксилирование.

Природные -аминокислоты имеют в своей структуре аминогруппу и могут вступать в реакцию с альдегидами как нуклеофильные реагенты с образованием иминов (реакции A_N-E). Эта реакция характерна для аминов.

23. В результате реакции -аминокислот с азотистой кислотой (NaNO₂+HCl изб.), обычно:

–1. образуется соль амина;

–2. образуется соль диазония;

+3. выделяется азот и образуется спирт;

–4. образуется N-нитрозопроизводное;

–5. эта реакция невозможно.

Природные -аминокислоты имеют в своей структуре первичную аминогруппу (кроме Рro), поэтому для них как первичных алифатических аминов характерна реакция с азотистой кислотой, продуктами которой являются азот и спирт.

24. Для определения -аминокислот используют их общие качественные реакции с:

–1. CH₃CH₂OH (H₂SO₄):

+2. Нингидрином;

+3. CuCO₃ или CuO;

+4. HNO₂ (NaNO₂+CH₃COOH);

–5. CH₃I.

Для определения -аминокислот используются общие качественные реакции, которыми являются реакции: с нингидрином (с образованием фиолетового растворимого соединения), с CuCO₃ или CuO (с образованием комплекса раствор синего цвета) и дезаминирование с HNO₂(NaNO₂ + CH₃COOH) с выделением азота.

25. Ксантопротеиновую реакцию (реакция с HNO₃ конц.) дают -аминокислоты;

+1. ароматические;

–2. алифатические;

+3. фенилаланин;

+4. тирозин;

–5. валин.

-Аминокислоты, которые имеют в своей структуре ароматические циклы дают ксантопротеиновую реакцию. К таким -аминокислотам из перечисленных в задании относятся фенилаланин и тирозин.

26. Качественную реакцию с раствором ацетата свинца (II) дает:

–1. серин;

+2. цистеин;

–3. тирозин;

–4. пролин;

–5. аспарагин.

-Аминокислоты, которые имеют в своей структуре функциональную группу тиолов дают качественную реакцию с ацетатом свинца. Из перечисленных в задании – это цистеин.

27. Специфическими реакциями -аминокислот при нагревании являются:

+1. декарбоксилирование;

–2. образование лактидов;

–3. образование лактонов;

+4. образование дикетопиперазинов;

–5. образование лактамов.

Природные -аминокислоты относятся к гетерофункциональным соединениям, у которых функциональные группы амино- и карбоксильная, расположены по отношению друг к другу в -положении. Для таких соединений при нагревании характерны межмолекулярные реакции нуклеофильного замещения с образованием дикетопиперазинов – циклических шестичленных амидов с двумя амидными функциональными группами. -Аминокислоты при нагревании способны декарбоксилироваться, т.к. аминогруппа оказывает электроноакцепторное влияние на карбоксильную, что способствует выделению СО₂.

28. Декарбоксилируются при нагревании легче других:

+1. -аминокислоты;

–2. -аминокислоты;

–3. -аминокислоты;

–4. -аминокислоты;

–5. -аминокислоты.

-Аминокислоты декарбоксилируются при нагревании, т.к. имеют в своей структуре функциональные группы амино- и карбоксильную, расположенные в -положении по отношению к друг к другу. При этом аминогруппа оказывает электроноакцепторное влияние и способствует декарбоксилированию при нагревании. Изменение положения аминогруппы по цепи атомов углерода с ее удалением от карбоксильной группы уменьшает действие индуктивного эффекта аминогруппы и ее электроноакцепторное влияние, поэтому декарбоксилирование не характерно для β-, γ-, σ- и ε-аминокислот.

29. Дикетопиперазины образуют при нагревании:

–1. 2-аминопропановая кислота;

+2. -аланин;

+3. -аланин;

–4. 4-аминобутановая кислота;

–5. 3-аминопентановая кислота.

Аминокарбоновые кислоты у которых вторая функциональная группа по отношению к первой (карбоксильной) группе находится в -положении при нагревании способны образовывать дикетопиперазины. Это специфическая реакция -аминокарбоновых кислот (2-аминокарбоновых кислот). Для таких соединений при нагревании характерны межмолекулярные реакции нуклеофильного замещения с образованием дикетопиперазинов – циклических шестичленных амидов с двумя амидными функциональными группами. -Аминокислоты при нагревании способны декарбоксилироваться, т.к. аминогруппа оказывает электроноакцепторное влияние на карбоксильную, что способствует выделению СО₂.

30. При нагревании -аминокислот, обычно, происходит:

–1. декарбоксилирование;

–2. образование лактонов;

+3. образование сопряженной непредельной кислоты;

–4. образование дикетопиперазина;

–5. образование лактама.

У аминокарбоновых кислот при положении аминогруппы у С₃ по цепи атомов углерода (β-положение) при нагревании протекает специфическая реакция элиминированиия молекулы аммиака с образованием сопряженной непредельной кислоты. Это связано с тем, что электроноакцепторное влияние обеих функциональных групп обеспечивает подвижность протона в -положении и способствует его отщеплению у -СН-кислотного центра. Одновременно происходит расщепление связи углерод-азот аминогруппы, что приводит к выделению аммиака.

31. Образует лактам при нагревании:

–1. 2-аминобутановая кислота;

–2. 3-аминобутановая кислота;

+3. 4-аминобутановая кислота;

–4. 2-гидроксибутановая кислота;

–5. 3-гидроксибутановая кислота.

Для γ-аминокарбоновых кислот (положение аминогруппы у С₄) при нагревании характерно образование лактамов. Это специфическая реакция γ-аминокислот, она связана со способностью цепи алкана к клешневидной конформации, при этом происходит сближение в пространстве амино- и карбоксильной групп и их взаимодействие. Внутримолекулярная реакция S_N, сопровождается образованием циклического амида. Это соединение имеет одну амидную функциональную группу.

32. При нагревании в определенных условиях валина образуется:

–1. 3-метилбутен-2-овая кислота;

–2. лактам;

–3. лактон;

–4. лактид;

+5. дикетопиперазин.

При нагревании в определенных условиях -аминокислота валин (Val) образует дикетопиперазин. Это специфическая реакция для -аминокислот, так как электроноакцепторное влияние аминогруппы в -положении способствует активизации электрофильного центра карбоксильной группы. При этом из двух молекул -аминокислоты образуется циклическое соединение дикетопиперазин (шестичленный циклический амид с двумя амидными функциональными группами).

33. При нагревании в определенных условиях 3-аминопропановой кислоты образуется:

+1. пропеновая кислота;

–2. лактам;

–3. лактон;

–4. лактид;

–5. дикетопиперазин.

Специфической реакцией при нагревании β-аминокарбоновых кислот (3-аминокарбоновых кислот) является реакция элиминирования молекулы аммиака с образованием С₂=С₃ двойной связи. В -положении увеличивается подвижность протона из-за электроноакцепторного влияния амино- и карбоксильной групп, что способствует выделению аммиака. Для 3-аминопропановой кислоты эта реакция приводит к образованию пропеновой кислоты.

34. При нагревании в определенных условиях 5-амино-2-метилпентановой кислоты образуется:

–1. 2-метилпентен-2-овая кислота;

+2. лактам;

–3. лактон;

–4. лактид;

–5. дикетопиперазин.

Специфической реакцией γ- и -аминокарбоновых кислот при нагревании является образование циклических амидов - лактамов. Это связано со способностью цепи алкана к клешневидной конформации, сближению в пространстве амино- и карбоксильной групп, что приводит к внутримолекулярной реакции нуклеофильного замещения с образованием циклического амида. В нашем примере 5-амино-2-метилпентановая кислота (-аминокислота) при нагревании переходит в лактам с шестичленным циклом.

35. В растворе -аминокислоты лизин (изоэлектрическая точка (9.8) при рН 7 увеличено содержание формы:

–1. аниона;

+2. катиона;

–3. диполярного иона;

–4. неионизированной молекулы;

–5. утверждение некорректно.

-Аминокислота лизин в изоэлектрической точке (рI 9,8) находится в основном в виде биполярного иона, который при смещении рН раствора в более кислую область относильно рН 9,8, присоединяет протон в основный центр и аминокислота переходит в катионную форму. Поэтому содержание катионной формы лизина при рН < рI 9.8 увеличено.

36. -Аминокислота аспарагин (изоэлектрическая точка 5.41) в растворе с рН 5.41 имеет преимущественно форму:

–1. аниона;

–2. катиона;

+3. диполярного иона;

–4. неионизированной молекулы;

–5. утверждение некорректно.

В растворе с рН 5,41 -аминокислота аспарагин находится в основном в виде биполярного иона. Для аспарагина рН 5.41 является изоэлектрической точкой (pI), т.е. это та величина рН раствора, при которой данная -аминокислота имеет максимальное содержание биполярного иона (изоэлектрического состояния ионизированной частицы).

37. -Аминокислота треонин (изоэлектрическая точка 5.6) в растворе с рН 12 имеет преимущественно форму:

+1. аниона;

–2. катиона;

–3. биполярного иона;

–4. неионизированной молекулы;

–5. утверждение некорректно.

-Аминокислота треонин в изоэлектрической точке (рI 5,6) находится в основном в виде биполярного иона. Этот ион при смещении рН в более щелочную область (рН 12) переходит в анион, так как от четвертичного аммониевого катиона протон уйдет в щелочную среду и в растворе с рН 12 > рI 5,6 треонин присутствует в виде аниона.

38. По химической природе пептиды и белки являются:

–1. полиэфирами;

+2. полиамидами;

–3. полигликозидами;

–4. полинуклеотидами;

–5. политерпенами.

Пептиды и белки – это полимеры, мономерами которых являются -аминокислоты, связанные друг с другом пептидной связью. По химической природе пептидная связь – это амид, поэтому пептиды и белки можно отнести к полиамидам.

39. Белки отличаются от пептидов:

–1. химической природой макромолекул;

+2. большей массой макромолекулы;

+3. числом аминокислотных остатков в макромолекуле  100;

–4. числом аминокислотных остатков  100;

–5. природой пептидной связи.

Белки относятся к полимерам, у которых число структурных звеньев (остатков -аминокислот) более 100. Такой полимер имеет большую молекулярную массу. Поэтому белки отличаются от пептидов большей молекулярной массой, а также число -аминокислотных остатков, которых должно быть более 100.

40. Первичная структура пептидов и белков:

1–. показывает пространственное строение макромолекулы;

+2. показывает аминокислотную последовательность в структуре макромолекулы;

+3. разрушается в результате кислого или щелочного гидролиза;

–4. подвергается разрушению при денатурации белков;

–5. данное понятие не имеет смысла.

Первичная структура пептидов и белков отражает химическое строение макромолекулы. Она представляет собой цепь остатков мономеров (-аминокислот), связанных между собой пептидной связью. По химической природе эта связь является амидной и способна гидролизоваться как в кислой, так и в щелочной среде при нагревании. Поэтому первичная структура пептидов и белков показывает аминокислотную последовательность в структуре макромолекулы и разрушается в результате кислотного или щелочного гидролиза.

41. К гидроксикарбоновым кислотам относят:

+1. молочную кислоту;

+2. яблочную кислоту;

–3. глиоксиловую кислоту;

–4. уксусную кислоту;

+5. лимонную кислоту.

Гидроксикарбоновыми кислотами называют гетерофункиональные органические соединения, которые содержат в своей структуре карбоксильную группу и спиртовый гидроксил. Из выше перечисленных соединений к ним относятся: молочная – 2-гидроксипропановая кислота, яблочная – 2-гидроксибутандиовая кислота и лимонная – 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая кислота.

42. Гидроксикарбоновым кислотам соответствует следующая информация:

+1. являются гетерофункциональными соединениями;

+2. многие являются хиральными и оптически активными соединениями;

+3. содержат в молекуле карбоксильную группу и спиртовый гидроксил;

+4. проявляют специфические свойства, которые зависят от взаимного расположения функциональных групп;

+5. в молекуле может быть несколько функциональных групп одного класса;

Гидроксикарбоновые кислоты – это гетерофункциональные соединения, содержащие карбоксильную группу и спиртовый гидроксил или несколько функциональных групп этих классов. Принадлежность соединений одновременно к карбоновым кислотам и спиртам приводит к появлению специфических свойств (специфические реакции при нагревании в определённых условиях), которые зависят от взаимного расположения функциональных групп. В молекулах многих гидроксикарбоновых кислот есть асимметрический атом углерода, поэтому они хиральны и оптически активны.

43. Наиболее сильные кислотные свойства проявляют гидроксикарбоновые кислоты: +1. 2-гидроксипропановая кислота;

–2. 3-гидрокси-2-метилпропановая кислота;

+3. 2-гидроксибутановая кислота;

–4. 3-гидрокси-2-изопропилбутановая кислота;

–5. 4-гидрокси-2-метилбутановая кислота.

Гидроксикарбоновые кислоты имеют в своей структуре карбоксильную группу и проявляют достаточно сильные кислотные свойства. Эти свойства увеличиваются из-за электроноакцепторного влияния гидроксильной группы и тем сильнее, чем она ближе к карбоксильной группе. Поэтому наиболее сильные кислоты это 2-гидроксикарбоновые кислоты.

44. В результате реакции 2-гидроксибутановой кислоты с избытком этилового спирта в кислой среде при нагревании образуются:

– 1. этил-2-гидроксибутаноат и одна молекула воды;

– 2. этилбутаноат и две молекулы воды;

+3. этил-2-этоксибутаноат и две молекулы воды;

– 4. этоксипрпан , одна молекула воды и одна молекула CO₂;

– 5.2-этоксибутановая кислота и одна молекула воды.

2-Гидроксибутановая кислота это гетерофункциональное соединение, в котором содержатся карбоксильная и гидроксильная (спиртовая) группы, поэтому для неё характерны реакции обоих классов органических соединений. В присутствии этилового спирта в кислой среде протекает S_N реакция этерификации с образованием сложного эфира по карбоксильной группе. При избытке спирта и нагревании происходит S_N реакция с образованием простого эфира по спиртовой группе. Побочный продукт в обоих случаях – это вода. Таким образом, с избытком этилового спирта в кислой среде при нагревании образуется этил-2-этоксибутаноат и 2 молекулы Н₂О.

45. Практически все гидроксикарбоновые кислоты имеют:

+1. разные по силе ОН-кислотные центры;

+2. разные по силе электрофильные центры;

– 3. π, π-сопряженную систему;

+4. р-π-сопряженную систему;

– 5. несколько спиртовых гидроксильных групп;

Особенностями структуры гидроксикарбоновых кислот является то, что они имеют карбоксильную и гидроксильную (спиртовую) функциональные группы, поэтому у них есть одноименные реакционные центры – это ОН-кислотные (их два) и электрофильные (их также два). Сильный ОН-кислотный центр в карбоксильной группе ( sp²- гибридные атомы С и O образуют трехцентровую р-π-сопряженную систему, что способствует формированию сильного кислотного центра), и слабый ОН-кислотный центр в спиртовой. Гидроксикарбоновые кислоты также как карбоновые кислоты и спирты, вступают в реакции S_N в качестве субстратов. При этом сила электрофильных центров разная и она определяется особенностями структуры карбоксильной и спиртовой гидроксильной функциональных групп.

46. Характерными для насыщенных гидроксикарбоновых кислот являются реакции:

+1. реакция окисления;

+2. реакция этерификации;

– 3. реакция полимеризации;

+4. реакция дегидратации;

+5. реакция замещения у тетрагонального атома углерода;

Гидроксикарбоновые кислоты как гетерофункциональные соединения вступают в реакции, характерные, как для карбоновых кислот, так и для спиртов. По карбоксильной группе идёт реакция этерификации со спиртами в кислой среде (S_N реакция). По спиртовой группе идут реакции как у одноатомного спирта – окисление, дегидратация (при t> 140^oС и H₂SO₄ конц.), замещение у тетрагонального атома углерода (реакции S_N по электрофильному центру на Сsp³гибридном).

47. При нагревании -гидроксикарбоновых кислот в присутствии серной кислоты происходит:

– 1. образование лактама;

– 2. дегидратация с образованием непредельной карбоновой кислоты;

– 3. декарбоксилирование с образованием спирта;

+4. расщепление с образованием альдегида и метановой кислоты;

– 5. полимеризация с удлинением цепи атомов углерода.

Принадлежность гидроксикарбоновых кислот одновременно к карбоновым кислотам и спиртам приводит к появлению специфических свойств (специфические реакции при нагревании в определённых условиях). Специфической реакцией для -гидроксикарбоновых кислот при нагревании в присутствии серной кислоты является реакция расщепления С₁-С₂-σ-связи с образованием альдегида и метановой кислоты. Гидроксильная группа своим электроноакцепторным влиянием способствует этому процессу.

48. Образуются лактоны при нагревании:

– 1. -гидроксикарбоновых кислот;

+. γ-гидроксикарбоновых кислот;

– 3. β-гидроксикарбоновых кислот;

+ δ-гидроксикарбоновых кислот;

– 5. γ-оксокарбоновых кислот.

Для гидроксикарбоновых кислот характерны специфические свойства (специфические реакции при нагревании в определённых условиях). Так для γ- и δ-гидроксикарбоновых кислот специфической реакцией при нагревании является образование лактона – циклического сложного эфира, содержащего одну сложноэфирную группу. Это связано со способностью цепи алкана к клешневидной конформации, сближению в пространстве гидроксильной и карбоксильной функциональных групп и их взаимодействию в реакции внутримолекулярной этерификации (S_N реакции).

49. Специфической реакцией при нагревании -гидроксикарбоновых кислот является:

– 1. образование лактама;

– 2. образование лактона;

+3 образование лактида;

– 4. образование дикетопиперазина;

– 5. образование сложного эфира.

-Гидроксикарбоновые кислоты при нагревании в определённых условиях образуют лактиды (шестичленный циклический диэфир, он содержит две сложноэфирные группы). Это специфическая реакция для α- гидроксикарбоновых кислот, так как α-положение гидроксильной группы в способствует протеканию реакции межмолекулярной этерификации (S_N реакции).

50. При нагревании β-гидроксикарбоновых кислот, обычно, происходит:

– 1. расщепление с образованием альдегида и муравьиной кислоты;

+2. дегидратация с образованием непредельных карбоновых кислот;

– 3. образование циклического сложного эфира лактида;

– 4. образование циклического сложного эфира лактона;

– 5. декарбоксилирование.

Специфической реакцией при нагревании β-гидроксикарбоновых кислот, является дегидратация с образованием непредельной карбоновой кислоты (реакция элиминирования Е). Это связано с тем, что электроноакцепторное влияние гидроксильной и карбоксильной функциональных групп увеличивает подвижность протона у атома углерода в -положении (возникает -СН-кислотный центр). Поэтому при нагревании происходит расщепление связей С₂-Н и С₃-ОН с выделением воды и образованием двойной связи по С₂-С₃ положению.

51. При нагревании молочной кислоты (2-гидроксипропановой) образуются:

– 1. ангидрид и Н₂О;

+2. лактид и Н₂О;

– 3. лактам и Н₂О;

– 4. дикетопиперазин и Н₂О;

– 5. ненасыщенная карбоновая кислота и Н₂О.

Молочная кислота (2-гидроксипропановая) – это гетерофункциональное соединение, содержащее карбоксильную группу и спиртовый гидроксил в -положении, поэтому она относится к -гидроксикарбоновым кислотам. Специфической реакцией для -гидроксикарбоновых кислот при нагревании в определённых условиях является реакция межмолекулярной этерификации (реакция S_N) с образованием – лактида ( шестичленного цикла с двумя сложноэфирными группам).

52. Образование простого эфира гидроксикарбоновой кислоты возможно в условиях:

– 1. избыток спирта в щелочной среде при 20°С;

– 2. спирт в кислой среде при 0°С;

– 3. избыток спирта в кислой среде при 20°С;

– 4. спирт в щелочной среде при нагревании;

+5. избыток спирта при нагревании в кислой среде.

Для гидроксикарбоновых кислот как гетерофункциональных соединений характерны реакции карбоновых кислот и спиртов. Как карбоновые кислоты они взаимодействуют со спиртом в кислой среде (реакция S_N) с образованием сложного эфира – реакция этерификации. В условиях, когда берётся избыток спирта, в присутствии кислоты и при нагревании идет характерная для спиртов реакция S_N по электрофильному центру на sp³-гибридном атоме С (у тетрагонального атома углерода) с образованием простого эфира.

53. γ-Лактамы могут быть получены:

– 1. гидролизом в кислой среде γ-лактона;

+2. при нагревании с аммиаком γ-лактона;

– 3. реакцией с аммиаком γ-гидроксикарбоновой кислоты;

– 4. при нагревании γ-гидроксикарбоновой кислоты;

– 5. гидролизом в щелочной среде γ-лактона.

Специфической реакцией при нагревании для γ-гидроксикарбоновых кислот является их превращение в циклические сложные эфиры – γ-лактоны (пятичленные циклические сложные эфиры с одной сложноэфирной группой), которые способны взаимодействовать с аммиаком при высокой температуре (250^оС) с образованием γ-лактамов (пятичленный цикл с амидной группой). При данных условиях нагревания с аммиаком происходит замещение атома кислорода в цикле лактона на атом азот.

54. В молекулах гидроксикарбоновых кислот электроноакцепторным влиянием гидроксильной группы в -положении на карбоксильную обусловлено усиление реакционных центров:

– 1. всех;

+2. электрофильного;

– 3. нуклеофильного;

+4. ОН-кислотного;

– 5. основного.

Гидроксикарбоновые кислоты - это гетерофункциональные соединения, содержащие карбоксильную и гидроксильную (спиртовый гидроксил) функциональные группы. Эти функциональные группы оказывают взаимное электроноакцепторное влияние, что приводит к изменению активности реакционных центров в каждой из этих групп. Электроноакцепторное действие гидроксильной группы на карбоксильную увеличивает активность её ОН-кислотного и электрофильного центров, что приводит к усилению кислотных свойств этой группы и её способности к S_N реакциям.

55. К оксокарбоновым кислотам относят:

– 1. винную кислоту;

+2. пировиноградную кислоту;

– 3. щавелевая кислота;

+4. ацетоуксусную кислоту;

+5. щавелевоуксусную кислоту.

Оксокарбоновыми кислотами называются гетерофункциональные органические соединения, которые содержат в своей структуре карбоксильную и альдегидную или кетонную группы. Из перечисленных соединений к этой группе относятся: 2-оксопропановая кислота (пировиноградная), 3-оксобутановая кислота (ацетоуксусная) и 2-оксобутандиовая кислота (щавелевоуксусная).

56. Оксокарбоновым кислотам соответствует следующая информация:

– 1. содержат гидроксильную (спиртовый гидроксил) и карбоксильную функциональные группы;

+2. способны образовывать ацетали (кетали);

+3. содержат карбонильную (альдегидную или кетонную) и карбоксильную функциональные группы;

+4. являются гетерофункциональными соединениями;

+5. кислотные свойства зависят от положения функциональных групп относительно друг друга.

Оксокарбоновые кислоты – это гетерофункциональные соединения, содержащие в своей структуре карбоксильную и карбонильную (альдегидную или кетонную) функциональные группы, поэтому они вступают в реакции, характерные для классов веществ с этими группами. Так по карбонильной группе идет реакция A_N в сухом HCl со спиртами с образованием полуацеталей и S_N ацеталей. Обе функциональные группы в структуре оксокарбоновых кислот являются электроноакцепторами. Электроноакцепторное влияние карбонильной группы усиливает кислотные свойства карбоксильной группы. Это влияние тем сильнее, чем ближе функциональные группы расположены в структуре молекулы.

57. Оксокислоты с наиболее сильным -СН-кислотным центром это:

– 1. 2-оксопропановая кислота;

– 2. 2-оксопентановая кислота;

+3. 3-оксобутановая кислота;

– 4. 4-оксобутановая кислота;

+5. 2-оксобутандиовая кислота.

Оксокарбоновые кислоты – это такие гетерофункциональные соединения, которые имеют в своем составе электроноакцепторные карбонильную и карбоксильную функциональные группы. В молекулах β-оксокарбоновых кислот у углерода в -положении значительно возрастает подвижность протона и формируется активный -СН-кислотный центр, поэтому наиболее сильный -СН-кислотный центр имеют 3-оксобутановая и 2-оксобутандиовая кислоты.

58. Влияние оксо- группы в молекуле -оксокарбоновой кислоты усиливает активность реакционных центров карбоксильной группы:

– 1. СН-кислотного;

+2. ОН-кислотного;

+3. электрофильного;

– 4. нуклеофильного;

– 5. основного.

Для оксокарбоновых кислот, как гетерофункциональных соединений, характерны реакции по каждой функциональной группе. При этом взаимное положение функциональных групп в структуре молекулы влияет на их реакционную способность, свойственную каждому классу соединений. Электроноакцепторное влияние оксогруппы в -положении усиливает активность ОН-кислотного и электрофильного центров в карбоксильной группе.

59. Сложный эфир образуется в определенных условиях в результате реакции оксокарбоновых кислот с:

– 1. СН₃NH₂ при нагревании;

+2. С₂Н₅-ОН в кислой среде при нагревании;

– 3. С₂Н₅-ОН в щелочной среде;

– 4. С₂Н₅I в кислой среде;

– 5. С₆Н₅-ОН в кислой среде.

Для оксокарбоновых кислот как гетерофункциональных соединений характерны реакции по каждой функциональной группе. Как карбоновые кислоты они вступают в реакцию этерификации со спиртами в кислой среде при нагревании ( S_N реакция по электрофильному центру карбоксильной группы) с образованием сложного эфира.

60. Полуацетали и ацетали могут быть получены в реакциях оксокарбоновых кислот с:

– 1. СН₃I, в нейтральной среде;

– 2. СН₃ОН, в щелочной среде;

– 3. LiH, в абсолютном эфире;

+4. СН₃ОН, в присутствии сухого HCl;

– 5. раствором NaOH.

Оксокарбоновые кислоты как гетерофункциональные соединения могут проявлять свойства характерные как для карбоновых кислот, так и для оксосоединений. Как оксосоединения в присутствии сухого HCl они способны образовывать со спиртом полуацетали и ацетали (A_N, S_N реакции).

61. Ацетоуксусный эфир можно синтезировать с помощью реакций по схеме:

Ацетоуксусный эфир можно синтезировать сложноэфирной конденсацией этилацетата в присутствии безводного этилата натрия, или металлического натрия по схемам 1 и 3, используя на стадии конденсации в качестве субстрата и реагента этиловый эфир уксусной кислоты, так как в его структуре присутствуют активные -СН-кислотный и электрофильный центры. Под действием натрия или этилата натрия из молекул этилового эфира (при участии -СН-кислотного центра) образуется карбанион, который способен, как нуклеофил атаковать электрофильный центр сложноэфирной группы (реакция S_N).Прямой синтез ацетоуксусного эфира реакцией ацетоуксусной кислоты со спиртом непригоден из-за термической неустойчивости исходной кислоты ( специфическое свойство β-оксокарбоновых кислот).

62. Реакция нуклеофильного замещения (S_N) в молекуле оксопропановой кислоты происходит в результате атаки в соответствующий реакционный центр молекулы субстрата:

+1. SOCl₂;

–2. NH₂OH;

+3. C₂H₅OH, (H⁺);

–4.(CH₃)₂SO₄;

–5. C₂H₅Br.

Для оксокарбоновых кислот как гетерофункциональных соединений характерны реакции по каждой функциональной группе. 2-Оксопропановая кислота имеет электрофильный центр на атоме углерода, карбоксильной группы, который можут атаковать нуклеофильные реагенты SOCl₂ и C₂H₅OH в кислой среде при этом идут реакции нуклеофильного замещения (S_N), характерные для карбоновых кислот. Гидроксиламин (NH₂OH) как основание образует с карбоновыми кислотами соль.

63. Легко декарбоксилируются при нагревании в растворе Н₂SO₄:

+1. 2-оксопропановая кислота;

+2. 3-оксобутановая кислота;

–3. 2-гидроксипропановая кислота;

–4. 3-гидроксипентановая кислота;

+5. 2-оксобутандиовая кислота.

Оксокарбоновые кислоты – это гетерофункциональные соединения и для них характерны реакции как по карбоксильной группе, так и по оксогруппе. Вторая функциональная группа (оксогруппа) по своему влиянию является сильным электроноакцептором, поэтому она способствует протеканию при нагревании характерной для α- и β- оксокарбоновых кислот реакции декарбоксилирования. α- и β-Гидроксикарбоновые кислоты в данных условиях претерпевают другие превращения.

64. Кето-енольная таутомерия характерна для:

–1. -гидроксикарбоновых кислот;

–2. β-оксокарбоновых кислот;

+3. сложных эфиров β-оксокарбоновых кислот;

–4. сложных эфиров γ-оксокарбоновых кислот;

–5. сложных эфиров γ-гидроксикарбоновых кислот.

Для сложных эфиров β-оксокарбоновых кислот характерно явление кето-енольной таутомерии. Это связано с тем, что в молекуле располагаются рядом основный (на атоме кислорода оксогруппы) и сильный кислотный (-СН-кислотный) центры. При этом переход протона от СН-кислотного центра на основный приводит к образованию енольной группы (гидроксильной группы рядом с двойной связью). Такое явление обратимой изомеризации кетона в енол с установлением химического равновесия этих таутомеров называется кето-енольной таутомерией.

65. Сложноэфирная конденсация с образованием ацетоуксусного эфира протекает в условиях:

–1. нагревания с H₂SO₄ сложного эфира этановой кислоты;

+2. превращений сложного эфира этановой кислоты в присутствии этилата натрия;

–3. превращений сложного эфира этановой кислоты в присутствии соли гидроксиламина и щелочи;

–4. превращений сложного эфира пропановой кислоты в присутствии натрия металлического;

–5. взаимодействия сложного эфира метановой кислоты и ацетона с этилатом натрия.

Для получения сложных эфиров β-оксокислот в качестве основного способа синтеза используются сложноэфирная конденсация. Электроноакцепторное влияние сложноэфирной группы увеличивает подвижность протона в -положении. После отщепления протона формируется карбанион, который реагирует с другой молекулой сложного эфира по её электрофильному центру (S_N реакция), с образованием продукта конденсации.

66. Продуктами кетонного расщепления одной молекулы ацетоуксусного эфира являются:

–1. этанол и две молекулы ацетата натрия;

+2. этанол, СО₂ и ацетон;

–3. две молекулы этановой кислоты;

–4. СО₂, пропан и этанол;

–5. две молеулы этановой кислоты, этанол.

Этил-3-оксобутаноат, называемый обычно ацетоуксусным эфиром, широко применяется в органическом синтезе. На основе оцетоуксусного эфира получают метилкетоны (кетонное расщепление) и карбоновые кислоты (кислотное расщепление). Кетонное расщепление на завершающем этапе синтеза осуществляется гидролизом алкилацетоуксусного эфира действием разбавленных водных растворов кислот и щелочей с последующим декарбоксилированием полученной алкилацетоуксусной кислоты. Незамещенной ацетоуксусный эфир в этих условиях образует в качестве конечных продуктов этанол, СО₂, ацетон. При действии разбавленных растворов щелочей или кислот ацетоуксусный эфир гидролизуется с последующим декарбоксилированием ацетоуксусной кислоты. Этот вид расщепления называется кетонным расщеплением с образованием СО₂, этилового спирта и кетона-ацетона ( ответ 2).

67. Какие из приведенных реакций характеризуют кислотные свойства ацетоуксусного эфира в енольной форме:

–1. с бромной водой;

+2. с раствором NaOH;

+3. с раствором FeCl₃;

–4. с раствором HCl;

–5. с этиловым спиртом.

Структурные особенности ацетоуксусного эфира определяют две изомерные формы его существования – это кетонную и енольную, которые находятся в равновесии друг с другом. Кислотные свойства кетонной формы определяются наличием -СН-кислотного центра, а енольной наличием ОН-кислотного центра. Ацетоуксусный эфир как ОН-кислота в енольной форме взаимодействует с растворами щелочей и образует комплекс с FeCl₃.

68. Какой фрагмент молекулы ацетоуксусного эфира в оксо- или енольной форме обуславливает фиолетово-красное окрашивание в реакции с хлоридом железа (III):

–1. сложноэфирная группа;

–2. оксогруппа;

+3. енольный гидроксил;

–4. двойная углерод-углеродная связь;

–5. все варианты ответа неверные.

Ацетоуксусный эфир существует в двух изомерных формах, обратимо переходящих друг в друга – кетонной и енольной. Поэтому для ацетоуксусного эфира характерны реакции кетона, сложного эфира, енольного гидроксила и двойной связи. Реакция с хлоридом железа (III) является качественной на енольный гидроксил.

69. Реакции ацетоуксусного эфира с бромной водой и хлоридом железа (III) позволяют доказать:

–1. р-π-сопряжение;

+2. кето-енольную таутомерию ацетоуксусного эфира;

–3. π-π-сопряжение в молекуле;

–4. сложно-эфирную группу;

–5. лактим-лактамную таутомерию соединения.

Особенностью ацетоуксусного эфира является то, что он представляет собой смесь двух изомеров: кетонной (92,5%) и енольной (7,5%) форм, которые находятся в равновесии друг с другом. При добавлении к ацетоуксусному эфиру раствора FeCl₃ можно наблюдать появление фиолетового окрашивания, что свидетельствует о взаимодействии его енольного гидроксила с этим соединением. Прибавляя затем по каплям бромную воду, енольную форму (реакцией двойной связи енола с бромом) переводят в бромпроизводное, о чем свидетельствует исчезновение фиолетового окрашивания.

70. Реакцию с образованием 2,4-динитрофенилгидразона дают:

–1. гидроксикарбоновые кислоты;

+2. оксокарбоновые кислоты;

–3. аминокарбоновые кислоты;

–4. дикарбоновые кислоты;

–5. дигидроксикарбоновые кислоты.

Оксокарбоновые кислоты имеют в своей структуре функциональную группу кетонов, поэтому они взаимодействуют с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрфенилгидразона (реакция A_N-E). Это характерная реакция оксосоединений, содержащих альдегидную или кетонную функциональную группу.