Поліфункціональні з’єднання, Контент-платформа
ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНІ СПОЛУКИ
Поліфункціональні сполуки – це сполуки, в молекулах яких є дві або більше однакових функціональних груп.
Класифікація
У сполуках, що у процесах життєдіяльності, найчастіше зустрічаються такі функціональні групи.
Двохатомні феноли - пірокатехін, резорцин, гідрохінон - входять до складу багатьох природних сполук. Усі вони дають характерне фарбування з хлоридом заліза (III).
Прикладами багатоатомних спиртів вищої атомності єпентитиігексити, спирти з відкритим ланцюгом. Накопичення гідроксильних груп у молекулі веде до появи солодкого смаку.
Представники пентитів та гекситів –ксиліттасорбіт– замінники цукру для хворих на діабет.
Прикладами циклічних спиртів єінозити– шестиатомні спирти циклогексанового ряду.
Мезоїнозит відноситься до вітаміноподібних сполук (вітаміни групи В) і є структурним компонентом складних ефірів.
Сполуки з кількома аміногрупами зустрічаються набагато рідше. Їх найпростіший представник -етилендіамінH 2 NCH 2 CH 2 NH 2 .
Тетраметилендіамін, або путресцинH2NCH2CH2CH2CH2NH2і пентаметилендіамін, абоH2NCH2CH2CH2CH2CH2NH2тривалий час вважали трупними отрутами, тобто. сполуками, що зумовлюють отруйність білків, що гниють. В даний час з'ясовано, що отруйні властивості білків при гнитті надають інші речовини.
До полікарбонільних відноситься ряд класів сполук, оскільки карбонільна група входить до складу альдегідів, кетонів, карбонових кислот та інших сполук. Найбільш поширені дикарбонільні сполуки. Нижче наведені найпростіші аліфатичні дикарбонільні сполуки -гліоксаль(етандіаль),діацетил(бутандіон),ацетилацетон(пентандіон-2,4),щавлева(етандіова)кислота.
Гетерофункціональні сполуки. Зі сполук з двома різними функціональними групами в природних об'єктах широко представлені аміноспирти, гідрокси-, аміно- та оксокислоти.
В ароматичному ряду основу важливих природно біологічно активних сполук і синтетичних лікарських засобів складаютьп-амінофенол,п-амінобензойна кислота,саліцилова кислотаісульфанілова кислота.
Полі - і гетерофункціональні сполуки можуть виявляти властивості, властиві монофункціональним сполукам, тобто здатність вступати в реакції з кожної функціональної групи.
Однак одночасна наявність кількох функціональних груп у молекулі веде до появи певних відмінностей у властивостях моно-, полі- та гетерофункціональних сполук. По-перше, в полі - та гетерофункціональнихз'єднаннях може спостерігатися посилення або, навпаки, ослаблення деяких властивостей, притаманних монофункціональних сполук. По-друге, у полі- та гетерофункціональних сполуках можуть з'являтися специфічні хімічні властивості, які найбільш важливі для забезпечення біологічних функцій, що виконуються цими речовинами.
Внаслідок цієї реакції спирти утворюють складні ефіри. Як ацилюючі реагенти можуть використовуватися як неорганічні, так і органічні кислоти та їх функціональні похідні.
У вигляді 1% розчину в етанолі або у вигляді таблеток тринітрат гліцерину застосовують у медицині при стенокардії.
Нагрівання етиленгліколю з розведеною сірчаною кислотою призводить до міжмолекулярного відщеплення води та утворення діоксану.
Гліцерин при нагріванні утворює ненасичений альдегід – акролеїн.
Окислення поліолів є багатофакторним процесом і рідко призводить до індивідуальних продуктів. Так, дія азотної кислоти або триоксиду хрому на етиленгліколь полягає у двох послідовно протікають реакціях окислення спиртових функцій через альдегідні в карбоксильні:
Перманганат калію в кислому середовищі, окислюєвіц-діоли з розривом зв'язку С ─ С та утворенням максимально окислених фрагментів.
Заміщення гідроксильної групи на атом галогену в багатоатомних спиртах відбувається під дією хлоро- або бромоводневої кислоти, газоподібних галогеноводородів, галогенідів фосфору або тіонілхлориду при нагріванні:
Полі - і гетерофункціональні сполуки, що містять одновалентні функціональні групи, такі, як ОН - або NH 2 -групи, у сусідніх атомів вуглецю, при взаємодії з гідроксидами важких металів, наприкладгідроксидом міді (II), утворюють внутрішньокомплексні, так званіхелатні, сполуки. Такі сполуки зазвичай добре розчиняються у воді та інтенсивно забарвлені, тому реакція використовується як якісна. Прикладом може бути утворення гліколяту міді (II).
Двохатомні феноли -пірокатехін, резорцин, гідрохінон- входять до складу багатьох природних сполук. Усі вони дають характерне фарбування з хлоридом заліза (III).
Дикарбонові кислоти. До них відносять з'єднання з двома карбоксильними групами. Це білі кристалічні речовини, що мають більш кислий характер, ніж монокарбонові кислоти.
Деякі дикарбонові кислоти та їх назви
Кислотні властивості цих кислот, особливо перших представників, значно вищі, ніж монокарбонових кислот.
Дикарбонові кислоти здатні утворювати два види функціональних похідних: неповні, тобто по одній карбоксильній групі, і повні - по обох карбоксильних груп.
Кальцієві солі щавлевої кислоти малорозчинні, і тому вони є причиною утворення оксалатного каміння в нирках та сечовому міхурі.
Специфічні властивості дикарбонових кислот, зумовлені наявністю в молекулі двох карбоксильних груп, виявляються насамперед у їхній схильності до реакцій декарбоксилювання. Так, щавлева та малонова кислоти при нагріванні легкодекарбоксилуютьсяз утворенням монокарбонової кислоти з укороченим вуглецевим ланцюгом:
Дикарбонова кислота з досить довгим ланцюгом може вигнути у вигляді клешні, при цьому карбоксильні групи виявляться близько розташовані, що характерно вже для янтарної та глутарової кислот. Тому при нагріванні цих кислот відбувається реакціявнутрішньомолекулярного ацилювання, що супроводжується дегідратацією, з утворенням стійких п'яти - і шестичленних циклічних ангідридів.
Бурштинова кислота у помітній кількості знаходиться в бурштині – звідси вона й одержала свою назву. Деякі її похідні, наприкладсукцинімід(імід) і солі -сукцинати, називають з урахуванням латинської назви бурштину -succinium.
Представники ненасичених дикарбонових кислот з одним подвійним зв'язком служать π-діастереомерні малеїнова та фумарова кислоти.
Малеїнова кислота є менш стабільнимцис-ізомером порівняно зтранс-ізомером – фумаровою кислотою.
Однак тільки одна з кислот, а саме малеїнова, у відносно м'яких умовах зазнає внутрішньомолекулярної дегідратації з утворенням циклічного ангідриду.
Фумаровая кислота досить поширена у природі і бере участь у обмінних процесах, які у організмі. Зокрема, вона є проміжною сполукою у циклі трикарбонових кислот.