第十二章 羧 酸
第十二章羧酸
[教学目的要求]：
1、掌握羧酸的命名。
2、了解羧酸的物理性质和光谱性质；
3、掌握羧酸的结构和化学性质；
4、掌握羧酸的制备，了解羧酸的来源；
5、掌握二元羧酸和取代酸的化学性质；
6、了解一些重要的一元羧酸、二元羧酸和取代酸；
7、理解酸碱理论在有机化学中的应用。
第一节羧酸的分类和命名
分子中具有羧基的化合物，称为羧酸。它的通式为RCOOH。
⒈分类：
⒉命名：
由它的来源命名：甲酸最初是由蚂蚁蒸馏得到的，称为蚁酸。乙酸最初是由食用的醋中得到，称为醋酸。还有草酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸。
系统命名：含羧基最长的碳链作为主链，根据主链上碳原子数目称为某酸．
编号从羧基开始．
3，4－二甲基戊酸
3－甲基－2－丁烯酸
芳香族羧酸可以作为脂肪酸的芳基取代物命名：
羧酸常用希腊字母来标名位次，即与羧基直接相连的碳原子为α，其余位次为β、γ…，距羧基最远的为ω位。
Δ表示烯键的位次，把双键碳原子的位次写在Δ的右上角。
二元酸命名：
第二节饱和一元羧酸的物理性质和光谱性质
一、羧酸的物理性质
饱和一元酸的沸点比分子量相似的醇还高。甲酸分子间氢键键能为30kJ/ mol，乙醇分子间氢键键能则为25kJ/mol。含偶数碳原子的直链饱和一元酸的熔点比邻近两个奇数碳原子酸熔点高。主要原因是含偶数碳原子的酸对称性强。晶格排列紧密，它们之间具有较大的吸引力，故熔点高。羧酸中的羧基是亲水基团，与水可以形成氢键。烃基是憎水的。
二、羧酸的光谱性质：
IR：对于氢键缔合的羧基，其-OH吸收峰在2500～3000cm-1，强的光谱带。一般液体及固体羧酸以二缔和状态存在。
2500-3000cm -1(强而宽，缔合的),C=O在1700-1725cm-1
NMR:-COOH的H原子δ＝10.5～12ppm。这是由于羧酸中羧基的质子两个氧的诱导作用，屏蔽大大降低，化学位移出现在低场。
第三节羧酸的化学性质
-COOH中的C=O 失去了典型的羰基的性质。p—π共轭使羰基碳正性减弱，如与羰基试剂HONH2不发生反应。-OH的酸性比醇的O-H酸性强。
原因：⑴p—π共轭使羟基氧上的电子云密度降低，使羟基之间的电子更靠近氧原子，O-H键减弱，H+易离去。⑵-COOH中的 H+离去后，（－CO2-）P—π共轭更完全，键长平均化（甲酸钠的X射线测定表明，碳氧键长均等）使体系更稳定，因此，羧酸的H+更易离去，生成更稳定的羧酸负离子。
一、酸性
在水溶液中可建立如下平衡：
羧酸中和当量：用标准碱进行滴定所测得的酸得当量。
中和当量＝羧酸分子量/分子中羧酸数目
羧酸的中和当量=羧酸样品重量（g）乘上1000
二、羧基上-OH的取代反应
羧酸中的羟基被-OR，-NH2，-X，取代可生成酯、酰胺、酰卤、酸酐。
⒈成酯反应：
这个反应的特点是可逆反应。提高酯的产量的措施：
⑴增加反应物的浓度。用过量的醇或用过量的酸都能完全酯化。有机合成中，常常选择合适的原料比例，以最低经济的价格，来得到最好的产率。
⑵除去反应的水。在酯化过程中采用共沸点等方法，随时把水蒸出除去，使平衡向生成酯的方向移动。
酯化反应的两种途径：
大多数情况下反应是按⑴式进行的。例如：
反反应历程：
一般一级、二级醇按此历程进行。少数情况下也有按⑵式进行的。如：第三醇酯化时，在酸催化下叔醇容易产生碳正离子。
碳正离子与羧酸生成（烊）盐，再脱去质子生成酯。
故第三醇的酯化是按烷氧键断裂方式进行。
⒉成酰卤反应：
⒊成酸酐反应：
⑴用脱水剂（如 P2O5）作用或加热失水成酐
⑵将羧酸与乙酸酐共热，生成较高级的酸酐
⑶五元环或六元环的酸酐，可由二元羧酸加热分子内失水而得
⒋成酰胺反应：
三、脱羧反应：
除甲酸外，乙酸的同系物直接加热都不容易脱去羧基。在特殊条件下也可以发生脱羧反应。如：
⑴当一元羧酸的α—碳原子上有强吸电子基团时，加热100—200℃很容易脱羧。
丙二酸的脱酸机理可能如下：
⑵羧酸游离基很容易脱羧：
⑶k oble反应（科尔贝反应）
⑷Hunsdiecker反应（洪赛迪克尔反应）
此反应是用羧酸的银盐在溴或氯存在下变成卤代烃，用来合成少一个碳原子的卤代烃。可能历程：
四、α—H卤代反应
羧基和羰基一样，能使α—H活化，单致活作用比羰基小。但α—H在光、碘、硫或红磷等催化剂存在下被卤素取代。
只要控制氯的用量，等到氯增加达到一定的重量时，把反应停止，就可以得到新制的氯
代酸。
红磷的作用是生成卤代磷。卤代磷的催化剂作用是让羧酸生成酰卤。
羧酸首先生成酰溴，酰溴α氢互变异构，形成等量的烯醇异构体，使α碳上受到极性的卤素正离子的进攻，而卤素负离子则与质子结合。α－溴代酰卤再和未反应的羧酸交换
一个溴原子，生成α－溴代酸与酰溴，酰溴可以循环使用。
五、还原：
①羧酸很难用催化氢化法还原，用氢化锂铝能顺利地把羧酸直接还原为一级醇，且双键不受影响。
氢化锂铝还原时常用溶剂是无水乙醚、四氢呋喃。
②用锂—甲胺还原羧酸
第四节羧酸的来源和制备
来源：羧酸广泛存在与自然界，常见的羧酸几乎都有俗名。自然界的羧酸大都以酯的形式存在于油、脂、蜡中。油、脂、蜡水解后可以得到多种羧酸的混合物。
制法：
一、氧化法
1．烯烃的氧化
2．伯醇和醛的氧化
3．酮的氧化
二、羧化法
1．插入CO2法
格式试剂与二氧化碳加合后，酸化水解得羧酸。
R MgX + CO2RCOOMgX H
H2O
RCOOH
1°、2°、3°RX 都可使用。
此法用于制备比原料多一个碳的羧酸，但乙烯式卤代烃难反应。 2． 插入CO 法
烯烃在Ni(CO)4催化剂的存在下吸收CO 和H 2O 而生成羧酸。
三、水解法 睛或羧酸衍生物的水解
此法仅适用于1°RX（2°、3°RX 与NaCN 作用易发生消除反应）。 油脂和羧酸衍生物得羧酸，及副产物甘油和醇。 通过丙二酸二乙酯合成各种羧酸。
第五节 重要的一元羧酸
第六节 二元羧酸
一、物理性质
1．物态 二元羧酸都是固态晶体，熔点比相近分子量的一元羧酸高得多。 2．溶解度 比相应的一元酸大，易溶于乙醇，难溶于其他有机溶剂。 二、化学性质
1．具有羧酸的通性
对酸性而言 pK a1 > pK a2 2．二元羧酸受热反应的规律
（1） 乙二酸、丙二酸受热脱羧生成一元酸，
（2）丁二酸、戊二酸受热脱水（不脱羧）生成环状酸酐，
RCH=CH 2 + CO + H 2O
4R CH CH 2C 2R CH COOH 3
RX
NaCN RCN H /H 2RCOOH 醇COOH
COOH HCOOH + CO 2
H 2C COOH CH 3COOH + CO 2
R 2C COOH COOH R 2CHCOOH + CO
2CH 2CH 2C C O
O H O H O CH 2CH 2C C O O O
+ H 2O CH 2CH 2C C O
OH O OH
CH 2
CH 2CH 2C
C O
O
O CH 2+ H 2O
例如：
（3）己二酸、庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮，
例如：
3．与二元醇反应
二元酸与二元醇反应可生成环酯（但仅限于五元环或六元环），也可以生成聚酯。
三、个别二元羧酸
第七节
取代酸
羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代后形成的化合物称为取代酸。 取代酸有卤代酸、羟基酸、氨基酸、羰基酸等，其中卤代酸、氨基酸将在有关章节中讨论，这里只讨论羟基酸和羰基酸。 一、羟基酸 1．制法
（1）卤代酸水解：用碱或氢氧化银处理α，β，γ等卤代酸时可生成对应的羟基酸。
例如：
（2）氰醇水解：制α-羟基酸
（3）列佛尔曼斯基（Reformatsky ）反应：制备β-羟基酸的方法。
α-卤代酸酯在锌粉作用下与醛、酮反应，生成β-羟基酸酯，β-羟基酸酯水解生成β-羟基酸。
2．性质
具有醇和酸的共性，也有因羟基和羧基的相对位置的互相影响的特性反应。
主要表现在
COOH
COOH C O C
O
O
+ H 2O CH 2CH 2COOH CH 2CH 2COOH CH 2CH 2CH 2
CH 2C O + CO 2 + H 2O
CH 2CH 2COOH CH 2CH 2COOH CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2
C O + CO 2 + H 2O CH 2COOH CH 2COOH
CH 2CH 2+ CO 2 + H 2O
O R CHCOOH + OH R CHCOOH +X R C R'O + HCN R C R'OH CN R
R'COOH 水解CH 2COOC 2H 5 + Zn X Et 2O CH 2COOC 2H 5ZnX R 2C=O R 2C CH 2COOC 2H 5
OZnX R 2C CH 2COOC 2H 5OZnX 2R 2C CH 2COOC 2H 5OH R 2C CH 2COOH OH
受热反应规律上。
α-羟基酸受热时，两分子间相互酯化，生成交酯。
β-羟基酸受热发生分子内脱水，主要生成α-β不饱和羧酸。
γ-和δ-羟基酸受热，生成五元和六元环内酯。
羟基与羧基间的距离大于四个碳原子时，受热则生成长链的高分子聚酯。 α-和β-羟基酸还有羟基被氧化后在脱羧的性质。
3．个别化合物 （1）酒石酸 （2）苹果酸 （3）柠檬酸 （4）水杨酸 （5）没食子酸 二、 羰基酸
分子中含有羰基，有含有羧基的化合物称为羰基酸，如丙酮酸、3-丁酮酸等。 1.羰基酸具有羰基和羧酸的典型反应。 2. 酮酸的特性反应
α-与稀硫酸共热时，脱羧生成醛。 β-酮酸受热易脱羧生成酮。
R CH O
CH R C R CH O O CH R C O + 2H 2O
交酯
R CH CH 2COOH OH R CH CHCOOH + H 2
O H 3C CH OH CH 2CH 2
COOH
O H 3C O + H 2O 戊内酯γCH 2CH CH 2COOH CH 3CH 2OH CH 3CH CH 2C O
O CH 2CH 2+ H 2O 3甲基戊内酯
δCH 3C CH 2COOH
O
CH 3C CH 3O + CO 2
COOH O O + CO 2
CH 3C COOH O CH 3CH 2
O
+ CO 2
第八节酸碱理论
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶羧化活性的测定
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶羧化活性的测定 一、实验原理 核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶是光合作用中一个关键酶，它在Calvin 循环中催化中催化CO2的固定，生成2分子的3-磷酸甘油酸(3-PGA)，同时它是一个双功能酶，又能催化将O2加在核桐糖-1,5-二磷酸(RuBP)上生成1分子的磷酸乙醇酸和1分子的PGA ，这两个反应的速率由O2和CO2的浓度调节[1]。分光光度酶偶联法是根据RuBP 羧化酶催化RuBP 与CO2反应产生的磷酸甘油酸与NADH 的氧化作用相偶联的原理设计的。当加入ATP 及NADH 后，NADH 在PGK 和GAPDH 的催化下氧化为NAD+，每羧化l mol RuBP 有2 mo1 NADH 被氧化，根据在波长340 nm 处光密度的变化，可测知NADH 的数量，从而算出同化CO2的值。Rubisco 羧化活性的测定可用酶偶联法将3-PGA 的变化转换为NADH 的变化来测定。 RuBP+CO2+H2O ????→?+2 M g RuBPC ，2(3-PGA) 3-PGA+ATP ?? ???→?－磷酸甘油激酶 31,3-二磷酸甘油酸+ADP 1,3-二磷酸甘油酸+NADH ??????→?－磷酸脱氢酶 甘油醛－33-磷酸甘油醛 +NAD++PO43+ 二、实验仪器及材料 2.1实验仪器 研钵、分光光度计、秒表、比色杯、冷冻离心机 2.2实验材料 小麦叶片 三、实验步骤 1.核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶活性额测定 1.1称取0.1 g 新鲜叶片，放于已经预冷的研钵中。 1.2加入1 mL ，4℃提取缓冲液（50 mM Tricine-NaOH pH 7.9， 0.1% PVP-40, 5 mM MgCl2）冰上研磨，（缓冲液分3次加入，第一次0.5ml ，剩下两次分别0.25ml 将研钵冲洗干净），将研好的样品装入1.5ml 的离心管中，放于冰盒中。12000 g ，4℃，离心10 min 。取上清液备用。
丙酮酸的测定方法
丙酮酸的测定方法内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
实验七丙酮酸含量的测定 一、实验目的 掌握植物组织中丙酮酸含量测定的原理和方法。 二、实验原理 植物样品中的组织液，用三氯乙酸去蛋白质后，其中所含的丙酮酸可与2,4—二硝基苯肼作用，生成丙酮酸—2,4—二硝基苯腙，后者在碱性溶液中呈樱红色，其颜色可用分光光度计测量，与已知丙酮酸标准曲线进行比较，即可求得样品中丙酮酸的含量。 三、实验器材与试剂 1、.实验器材 分光光度计；研钵；具塞刻度试管：20mL×8；容量瓶：100mL×2；移液管： 1mL×15mL×4； 量筒：10mL×1；离心机；天平； 大蒜、大葱或洋葱 2、试剂 （1）8%三氯乙酸(当日配制置冰箱中备用)
（2）1.5mol/L氢氧化钠 （3）0.1%2,4—二硝基苯肼:称取2.4—二硝基苯肼100mL，溶于2mol/LHCl中配成100mL溶液，盛入棕色试剂瓶，保存于冰箱内。 （4）丙酮酸钠 四、实验操作步骤 1.丙酮酸标准曲线的制作： 称取丙酮酸钠7.5mg于烧杯中，用8%三氯乙酸溶解，转入100mL容量瓶中，并用8%三氯乙酸定容，此液为60μg/mL的丙酮酸原液。 取6支试管，按下表数据配制不同浓度的丙酮酸标准液： 1.5mol/L的氢氧化钠溶液，摇匀显色，在520nm波长下比色。做标准曲线。 2.植物样品组织液的提取： 称取植物样品（大蒜、大葱或洋葱）5g，于研钵中加入少许石英沙及少量8%三氯乙酸，仔细研成匀浆，再用8%三氯乙酸洗入100mL容量瓶中（沙留在研钵内），
定容至刻度。静置30min，取10mL匀浆液离心（4000r/min）10min，取上清液备用。 3.组织液中丙酮酸的测定1.5mol/L氢氧化钠溶液，摇匀显色。在520nm波长下比色，记录吸光度，在标准曲线上查得丙酮酸的含量。 五、结果处理 式中：A—标准曲线中查得的丙酮酸克数。 六、思考题：测定丙酮酸含量的基本原理是什么？
第十二章 羧酸练习及答案
第十二章羧酸 1．命名下列化合物或写出结构式 （5）4－methylhexanoic acid （6）2－hydroxybutanedioic acid （7）2－chloro－4－methylbenzoic acid （8）3，3，5－trimethyloctanoic acid 答案： （1）3-甲基丁酸（2）3-对氯苯基丁酸（3）间苯二甲酸（4）9，12-十八二烯酸 （5）（6） （7）（8） 2．试以方程式表示乙酸与下列试剂的反应： （1）乙醇（2）三氯化磷（3）五氯化磷（4）氨（5）碱石灰热熔答案： 3．区别下列各组化合物： （1）甲酸、乙酸和乙醛；（2）乙醇、乙醚和乙酸； （3）乙酸、草酸、丙二酸；（4）丙二酸、丁二酸、己二酸 答案：
4．指出下列反应的主要产物： 答案： 5．完成下列转变: （1）CH2=CH2→CH3CH2COOH （2）正丙醇→2-甲基丙酸（3）丙酸→乳酸（4）丙酸→丙酐 （5）溴苯→苯甲酸乙酯 答案：
6. 化合物甲、乙、丙的分子式都是C3H6O2, 甲与碳酸钠作用放出二氧化碳, 乙和丙不能, 但在氢氧化钠溶液中加热后可水解, 在乙的水解液蒸馏出的液体有碘仿反应, 试推测甲、乙、丙的结构。 答案： 由题意推知：甲与碳酸钠作用放出二氧化碳说明甲为丙酸CH3CH2COOH；乙的水解液蒸馏出的液体有碘仿反应，说明乙的水解产物中有乙醇，即乙为甲酸乙酯HCOOC2H5；则丙为乙酸甲酯(水解后的产物乙酸和甲醇都不能发生碘仿反应) CH3COOCH3。 7. 指出下列反应中的酸和碱. (1) 二甲醚和无水三氯化铝; (2) 氨和三氟化硼; (3) 乙炔钠和水 答案： 按Lewis酸碱理论：凡可接受电子对的分子、离子或基团称为酸，凡可给予电子对的分子、离子或基团成为碱。所以这三组物质中，无水三氯化铝，三氟化硼和水是Lewis酸，而二甲醚，氨和乙炔钠为Lewis 碱。 8.(1) 按照酸性降低的次序排列下列化合物: ①乙炔、氨、水; ②乙醇、乙酸、环戊二烯、乙炔 (2) 按照碱性降低的次序排列下列离子: 答案：
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)试剂盒说明书
货号：MS2203 规格：100管/96样磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC)试剂盒说明书 微量法 正式测定前务必取2-3个预期差异较大的样本做预测定 测定意义： PEPC（EC 4.1.1.31）广泛存在于动物、植物、微生物和细胞中，是催化磷酸烯醇式丙酮酸与二氧化碳反应生成草酰乙酸呈不可逆反应的酶，对三羧酸循环的运转起重要调节作用。 测定原理： 生成草酰乙酸和HPO42-，苹果酸脱氢酶进一步催化草酰PEPC催化磷酸烯醇式丙酮酸和CO 2 乙酸和NADH生成苹果酸和NAD+，在340nm测定NADH减少速率，计算PEPC活性。 自备实验用品及仪器： 紫外分光光度计/酶标仪、台式离心机、可调式移液器、微量石英比色皿/96孔板、研钵、冰和蒸馏水。 试剂的组成和配制： 提取液：100mL×1瓶，4℃保存； 试剂一：液体15 mL×1瓶，4℃保存； 试剂二：粉剂×1瓶，-20℃保存； 试剂三：原液10μL×1支，4℃保存； 试剂三：稀释液5mL×1瓶，4℃保存； 样本的前处理： 1、细菌或培养细胞：先收集细菌或细胞到离心管内，离心后弃上清；按照细菌或细胞数量（104个）：提取液体积（mL）为500~1000：1的比例（建议500万细菌或细胞加入1mL提取液），超声波破碎细菌或细胞（冰浴，功率20％或200W，超声3s，间隔10s，重复30次）；8000g 4℃离心10min，取上清，置冰上待测。 2、组织：按照组织质量（g）：提取液体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加入1mL提取液），进行冰浴匀浆。8000g 4℃离心10min，取上清，置冰上待测。 3、血清（浆）样品：直接检测。 测定步骤和加样表： 1、分光光度计或酶标仪预热30min以上，调节波长至340nm，蒸馏水调零。 2、样本测定 （1）在试剂二瓶中加入10mL试剂一和7mL蒸馏水充分混匀，置于37℃（哺乳动物）或25℃（其它物种）水浴5min；用不完的试剂分装后-20℃保存，禁止反复冻融。 （2）试剂三工作液的配制：将试剂三原液：试剂三稀释液=1μL:329μL稀释，混匀，用多少配多少。 （3）在微量石英比色皿或96孔板中加入10μL样本、20μL试剂三、170μL试剂二，混匀，立即记录340nm处20s时的吸光值A1和5min20s后的吸光值A2，计算ΔA=A1-A2。 PEPC活性计算： a.用微量石英比色皿测定的计算公式如下 第1页，共2页
第十二章 羧 酸
第十二章 羧 酸 授课对象：应用化学、化学工程与工艺、制药工程、药学 学时安排：3h 教 材：普通高等教育“十五”国家级规划教材《有机化学》第四版高鸿宾主编2005年5月 一、教学目的与要求 1、掌握羧酸的结构和命名。 2、掌握羧酸的一般化学性质：酸性及羧酸衍生物的生成：酰卤、酸酐、酯和酰胺的生成；α-H 的卤代反应；羟基酸的化学性质。 2、熟悉二元酸的受热反应。 3、了解羧酸的物理性质以及一些常见的羧酸和取代羧酸的结构。 二、教学重点 1、羧基及羧酸根离子的结构。 2、羧酸衍生物的生成，羟基酸的脱水反应。 三、教学难点 羧酸的酸催化和碱催化酯化反应机理。 四、教学方法 讲授法。拟具体采用如下教学方法，以突出重点，突破难点。 1、通过复习前面学过的电子效应和与醛、酮羰基的比较，帮助学生掌握羧基以及羧酸根离子的结构以及羧酸的一般化学性质。 2、精讲多练，适当时候结合习题中的难点讲解。 五、教具 电脑、投影仪、Powerpoint 课件、教鞭。 六、教学步骤及时间分配 导言： 分子中含有羧基（-COOH ）的有机化合物，称为羧酸。羧酸分子中的烃基上的氢被其它原子或原子团取代后的化合物，称为取代羧酸。本章只讨论取代羧酸中的羟基酸。 12.1 羧 酸（Carboxylic Acids ） R C G O G=-O R （烃氧基）酯G=-O C R （酰氧基）酸酐O G=-N H 2（氨基）酰胺G=X （卤素）酰卤
一、羧酸的结构、分类和命名 （一）羧酸的结构（重点） 羧基中的碳原子为sp2杂化，三个杂化轨道分别与两个氧和另一个碳或氢形成3个σ键，未参与杂化的p轨道与一个氧的p轨道形成π键，这个π键与另一个氧的p轨道可以形成p—π共轭。 p—π共轭的结果（与醛、酮的羰基碳比较）： ①降低了羧基中羰基碳的正电性，所以，羧基一般不能进行亲核加成反应。 ②增加了羧基中羟基的氧氢键的极性，有利于氢的离解，所以羧酸有明显的酸性。 羧酸根负离子中的p—π共轭作用更强，负电荷平均分配在两个氧原子上，因而C-O键完全平均化。 （二）分类 按烃基不同，分为脂肪酸、脂环酸和芳香酸； 按羧基数目，分为一元酸、二元酸和多元酸； 按烃基饱和程度，分为饱和酸或不饱和酸等。 （三）命名 1、结构比较简单的羧酸常用普通命名法。例如：甲酸、乙酸、丙酸等。 2、结构复杂的羧酸用系统命名法命名。例如：α-甲基丁酸（2-甲基丁酸）等。 3、俗名：羧酸的名称常用俗名。俗名通常根据来源而得。如蚁酸（甲酸）、醋酸（乙酸）、草酸（乙二酸）、苯甲酸（安息香酸）等。 酰基：羧酸分子中除去羧基中的羟基后剩下的部分称为酰基。举例说明。 羧酸的英文命名（补充内容）：后缀oic acid。 写出下列化合物的名称或结构：草酰基、肉桂酸。 二、羧酸的物理性质 介绍状态、熔点和沸点的变化规律（饱和酸与不饱和酸的区别，单数碳原子与偶数碳原子的区别，与分子量相近的其它化合物比较） 练习：下列各组化合物中，哪一个沸点最高？ （1）正丁酸、异丁酸（2）丁烷、丙醛、正丙醇、乙酸 三、羧酸的化学性质 （一）酸性和成盐 羧酸具有明显的酸性。 饱和一元羧酸是一种弱酸，其pKa为3—5，比碳酸强，所以，它既能与NaOH 反应又可以与NaHCO3反应生成羧酸盐。 酸性：羧酸> 碳酸>苯酚 思考题：如何分离和鉴别苯甲酸和苯酚
丙酮酸合成工艺的研究进展
科技专论 丙酮酸合成工艺的研究进展 陕西国际商贸学院（陕西咸阳） 王飞娟 张爽 王燕 【摘 要】丙酮酸是药物合成与有机合成的重要中间体。本文本要阐述其化学合成法和生物技术法合成的现状、研究进展及其发展前景，并将各种方法进行对比，目的为以后的生产、研究提供参考。 【关键词】丙酮酸；化学合成；生物技术；酶催化法；生物工程；微生物发酵法 丙酮酸[1]，又称ａ-氧代丙酸，结构为CH 3 COCOOH，是所有生物细胞糖代谢及体内多种物质相互转化的重要中间体，因分子中包含活化酮和羧基基团，所以作为一种基本化工原料广泛应用于化学、制药、食品、农业及环保等各个领域中[2]。丙酮酸可通过化学合成和生物技术多种方法制备。 1、化学合成法 1.1 酒石酸脱水脱羧法 此法工艺简单易行：将酒石酸与硫酸氢钾混合物在220℃下蒸馏，馏出物再经真空精馏即得丙酮酸。此法的特点是加入导热油之后，在一个均匀体系中进行反应，降低了反应温度，减少氧化程度，可操作性大幅度提高，适合继续反应生成丙酮酸系列产品。其缺点是丙酮酸产率较底，得1g丙酮酸需消耗5g硫酸氢钾。仅原料成本就达8万元每吨，因成本过高而无法为大多数厂家所接受。 1.2 乳酸氧化法 以乳酸为原料，氧化脱氢一步法生产丙酮酸[3]。但乳酸直接制取丙酮酸非常困难,根据工艺不同必须选用合适的催化剂。可以选择的催化剂有磷酸铁、钼酸碲盐、银、钒等[4]。此法酒石酸的氧化脱羧法相比，具有能耗低、污染小、产率高等优点，适合工业化生产。其缺点是成本也较高，约6万元每吨。 2、生物技术法 生物技术法生产丙酮酸，由于成本较低、产品质量较高、对环境污染小而得到发展，主要有酶催化法和微生物发酵法。 2.1 酶催化法 用酶或微生物细胞作催化剂,使葡萄糖或三羧酸循环的某些中间代谢产物,在一定条件下,转化为丙酮酸的技术,称为酶催化法。其主要过程是先进行小规模的微生物培养,菌体收集,直接转化或用载体包埋成固定化酶,然后转化生成丙酮酸[5]。酶催化法设备投资小,能耗低,转化率高,但底物来源较窄、成本比较高约5万元每吨，因此其进一步推广受到限制。 2.2 基因工程技术 利用基因重组技术构建高表达乙醇酸氧化酶、过氧化氢酶等的基因工程菌，用于生产丙酮酸的技术。这些酶能催化乳酸与氧反应生成丙酮酸。其技术是先将乙醇酸氧化酶基因和过氧化氢酶基因分别与DNA载体重组，构成重组子，并分别转入宿主细胞，分别获得两种酶高表达的基因工程酵母，按0.713mol/LL-乳酸钠溶液每100ml加湿重转化体5g,同时加一定量渗透剂,在5个大气压下,以70psig氧压通入氧气,5℃搅拌转化4小时，丙酮酸产率大97.7%[6]。本技术底物转化率高，但技术难度大。 2.3 微生物发酵法 微生物代谢过程中,利用葡萄糖积累丙酮酸的过程称为微生物发酵法。微生物发酵法生产丙酮酸研究已有50年历史，但因丙酮酸高产菌株选育十分困难，虽有一些微生物能够积累丙酮酸，但其产量无法达到工业化要求[7]。该法生产丙酮酸真正取得突破，是在1988年时,日本东丽工业株式会社的研究人员宫田令子和米原辙选育出一系列丙酮酸产量超过50g/L的球拟酵母菌株,使微生物发酵法生产丙酮酸的工业化成为可能。1992年,日本开始采用微生物发酵法生产丙酮酸[8]。产量为400吨每年,成本约为2-3万元每吨。 与化学合成法和酶转化法相比,微生物发酵法因原料来源广,能耗低,污染少,成本低而更具有优越性[9]。但微生物发酵法缺点是转化率比较低,这是因为丙酮酸是糖酵解途径的关键中间产物,在细胞中,丙酮酸作为一种重要的中间代谢产物连接了EMP和TCA中心代谢途径，又与多条分支代谢途径相关联，可转化为多种发酵产物而无法在体内积累。因此需要切断或弱化其进一步代谢,才能使其在细胞中大量积累。即加快葡萄糖向丙酮酸的转化率，减弱向TCA循环的通量，切断或减弱其分支代谢途径，促进分泌，减弱丙酮酸的再利用，最终实现丙酮酸的大量积累。为达此目的，就必须对微生物发酵法生产丙酮酸的影响因素进行研究。 微生物发酵法生产丙酮酸的影响因素有：菌种选育，营养条件，维生素水平，供氧模式，葡萄糖的质量浓度等等,其最关键的是菌种选育和营养条件[10]。 为了提高微生物发酵法生产丙酮酸的竞争力，对微生物发酵生产丙酮酸的工业化在发酵部分还需要：①进一步改善丙酮酸生产菌的产酸能力和遗传稳定性，提高糖酸转化率，缩短发酵时间；②提高生产菌对高浓度丙酮酸的耐受性，以期进一步提高丙酮酸浓度，便于下游处理；③目前原料成本中葡萄糖的费用占了很大的比例，因此，要提高生产菌株对廉价底物(如糖蜜、淀粉糖)等的利用能力。 今后的研究工作应集中在：①在保证细胞正常代谢的前提下，尽可能减少丙酮酸的降解或转化，这是获得丙酮酸高产量和高产率的必要条件；②加快从葡萄糖到丙酮酸的代谢速度，以确保获得丙酮酸的高生产强度。 随着人民生活水平的不断提高，丙酮酸的应用范围日渐扩大，需求不断增长，但丙酮酸系列产品大多需要进口且价位较高。其生产工艺的改革并实现工业化势在必行。传统工艺生产的产品质量差、成本高且对环境污染大。而生物技术法的工艺更为绿色，更为对环境友好，生物技术法新工艺取代传统工艺指日可待，前景广阔，值得进一步研究。 参考文献 [1] 胡兵，龙化云，黄光斗．丙酮酸的合成研究进展[J]．化工时刊，2003,17:18-20 [2] 刘立明，李寅，陈坚．光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸[J]．精细与专用化学品，2003,23:15-18 [3] 顾劲松，许平，李铁林，等．乳酸氧化酶转化乳酸产丙酮酸[J]．应用与环境生物学报，2001(6): 617-620 [4] 杨辉琼，易翔，郭贤烙．乳酸氧气氧化法制备丙酮酸[J]．化工世界，2002,6:307-309 [5] 穆晓清．酶促生物转化丙酮酸生产的研究[J]．工业微生物，2004,34(4),38-41 [6] Davad L A，Robert D，Vincent G W．US5,538,875[J]．1996 [7] 牟弈，诸葛健．发酵法生产丙酮酸[J]．中国酿造，2000(5): 1-3 [8] 占桂荣，高年发．不利用丙酮酸的丙酮酸生产菌的选育[J]．生物加工过程，2006,4(4): 32-36 [9] 李寅，陈坚，伦世仪．维生素在丙酮酸过量合成中的重要作用[J]．微生物学报，2000,40(5): 528-534 [10] 袁辉，华子春．丙酮酸野生酵母菌的筛选及其生理生化特性研究[J]．微生物学杂志，2001,21: 12-14 192 《科技与企业》杂志 2012年1月（下）
第12章 羧酸习题参考答案
第12章 羧酸习题参考答案 1、命名下列化合物或写出结构式。 （1） （2） CH 3CHCH 2COOH 3 Cl CHCH 2COOH CH 3 3-甲基丁酸 3-对氯苯基丁酸 （3） （4） COOH COOH CH 3(CH 2)4CH CHCH 2CH CH(CH 2)7COOH 间苯二甲酸 9,12-十八碳二烯酸 （5）4-methylhexanoic acid （6）2-hydroxybutanedioic acid O OH O HO O OH OH < (7)2-chloro-4-methylbenzoic acid (8)3,3,5-trimethyloctanoic acid O HO Cl O OH 2、 试以方程式表示乙酸与下列试剂的反应。 （1）乙醇 （2）三氯化磷 （3）五氯化磷 （4）氨 （5）碱石灰热熔 （1） CH 3COOH CH 3CH 2OH CH 3COOCH 2CH 3++H 2 O （2） CH 3COOH PCl 3 +CH 3Cl O 33 +H 3PO 3 （3） CH 3COOH PCl 5 +CH 3 Cl O +POCl 3HCl +
（5）CH3COOH CH4Na2CO3 +2NaOH CaO++H 2 O 】 3、区别下列各组化合物。（1）甲酸、乙酸和乙醛 甲酸 乙酸 乙醛 NaHCO3 有CO2 有CO2 （—） KMnO4褪色 （—） （2）乙醇、乙醚和乙酸 CH3CH2OH CH3COOH C2H5OC2H5Na2CO3 溶液 （+）有气体产生 （—） （—） （-） （+）黄色沉淀 I2+NaOH （3）乙酸、草酸和丙二酸 （4）丙二酸、丁二酸和己二酸 4、完成下列转变。 ? (1) CH2CH2CH3CH2COOH H2C=CH HBr CH 3 CH2NaCN 3 CH2H3O CH3CH2COOH （2）正丙醇→2-甲基丙酸
丙酮酸脱羧酶( pyruvate decarboxylase,PDC )活性测定试剂盒说明书
货号: QS1006 规格：50管/48样丙酮酸脱羧酶（ pyruvate decarboxylase,PDC ） 活性测定试剂盒说明书 紫外分光光度法 注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。 测定意义： PDC主要存在于酵母中，是乙醇发酵的关键酶之一，催化丙酮酸脱羧生成乙醛。 测定原理： PDC催化丙酮酸脱羧生成乙醛，添加乙醇脱氢酶（ADH）来进一步催化 NADH还原乙醛生成乙醇和NAD+；NADH在340 nm有吸收峰，而NAD+没有；通过测定340 nm光吸收下降速率，来计算PDC活性。 自备实验用品及仪器： 研钵、冰、台式离心机、紫外分光光度计、1mL石英比色皿、可调式移液枪和蒸馏水。 试剂组成和配制： 试剂一：液体50mL×1瓶，4℃保存。 试剂二：液体36mL×1瓶，4℃保存。 试剂三：液体5mL×1瓶，4℃保存。 试剂四：粉剂×1支，﹣20℃保存。 试剂五：液体60μL×1支，﹣20℃保存。 混合试剂：临用前配制，将试剂四和试剂五转移至试剂三中充分溶解待用，用不完的试剂分装后-20℃保存，禁止反复冻融。 试剂六：液体5mL×1瓶，4℃保存。 粗酶液提取： 1、细菌或细胞处理：收集细菌或细胞到离心管内，离心后弃上清；按照每200万细菌或细胞加入400μL试剂一，超声波破碎细菌或细胞（功率200W，工作3s，间歇10s，工作35次），16000g 4℃离心20min，取上清，置冰上待测。 2、组织处理：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加入1mL试剂一）进行冰浴匀浆，16000g 4℃离心20min，取上清，置冰上待测。 3、血清（浆）等液体样品：直接检测。 PDC测定操作： 1. 分光光度计预热30min，调节波长到340 nm，蒸馏水调零。 2. 试剂二置于25℃水浴中预热30 min。 3. 空白管：依次在1mL石英比色皿中加入100μL蒸馏水、100μL混合试剂、700μL试剂二和100μL试剂六，迅速混匀后于340nm比色，记录15s和75s的吸光值，分别记为A1和A2。 4. 测定管：依次在1mL石英比色皿中加入100μL上清液、100μL混合试剂、700μL试剂二和100μL试剂六，迅速混匀后于340nm比色，记录15s和75s的吸光值，分别记为A3和A4。注意：空白管只需测定一次。 PDC活性计算公式： 第1页，共2页
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶检测试剂盒(PEP比色法)
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)检测试剂盒(PEP比色法)简介： 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)是C4植物和CAM植物固定CO2的关键酶，为催化磷酸烯醇式丙酮酸与二氧化碳反应生成草酰乙酸呈不可逆反应的酶，在植物和细菌中广泛存在，在动物及丝状霉菌中缺乏此酶。大肠杆菌中的酶分子量约36万的四聚体，可受很多因素的影响，例如可为乙酰辅酶A活化，可受天门冬氨酸抑制。此酶是变构酶，主要功能为供给三羧酸循环以草酰乙酸，另外也与C4植物光合二氧化碳固定反应(C4二羧酸循环)及景天科植物的苹果酸形成(景天酸代谢)等有关。 Leagene磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)检测试剂盒(PEP比色法)检测原理是利用磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)为一种的酶显色底物，在弱碱条件下，PEPC催化PEP，形成草酰乙酸(OAA)，OAA在MDH催化下被NADH还原为苹果酸(Mal)。在碱性条件下每吸收1分子CO2伴随1分子NADH氧化，通过分光光度比色法(分光光度计)测定处吸光度的变化，计算出NADH的消耗速率进一步推算出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性水平。该试剂盒主要用于检测植物样本、血清等中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性。该试剂盒仅用于科研领域，不宜用于临床诊断或其他用途。 组成： 自备材料： 1、研钵或匀浆器 2、离心管或试管 3、低温离心机 4、恒温箱或水浴锅 5、比色杯编号 名称TE0453 50T Storage 试剂(A): PEPC Lysis buffer 500ml 4℃避光试剂(B): PEPC Assay buffer40ml 4℃ 试剂(C): PEP Solution 3.5ml -20℃ 试剂(D): MDH Solution 3.5ml -20℃ 试剂(E): NADH 2支-20℃ 使用说明书1份
第12章羧酸分解
第12章 羧酸 §12.1 羧酸的分类、结构与命名 12.1.1 结构和分类 1 、定义 分子中含有C OH O 基团(羧基)的有机化合物称为羧酸。 2、羧酸的结构通式：R-COOH (-R=烷基或芳基) 3、羧酸(RCOOH)的分类方法 ? 按照羧基连的烃基构造： ? 按照分子中羧基的数目： 脂肪族羧酸（饱和及不饱和） 一元羧酸 脂环族羧酸 二元羧酸 芳香族羧酸 多元羧酸 其中链状的一元羧酸（包括饱和的及不饱和的）通称为脂肪酸 12.1.2 命名 1、系统命名法 A 、饱和脂肪酸的命名 1）选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称“某酸”； 2）从羧基碳原子开始编号，用阿拉伯数字标明取代基的位置； 3）并将取代基的位次、数目、名称写于酸名前。 如： C H 3 C H 2 C H 2 C O O H 丁酸 C H 3 C H C H 3 C H C H 3 C H 2 C O O H 3 , 4 - 二甲基戊酸 β , γ - 二甲基戊酸 1 2 3 4 5 α β γ B 、不饱和脂肪酸的命名 1）选择包括羧基碳原子和各C=C 键的碳原子都在内的最长碳链为主链，根据主链上碳原子的数目称“某酸”或“某烯（炔）酸”； 2）从羧基碳原子开始编号； 3）在“某烯（炔）酸”前并注明取代基情况及双键的位置。 如： CH 3C CH CH CH 3 CH 3 COOH C C COOH HOOC H H
2, 4–二甲基–3–戊烯酸 (E ) –丁烯二酸 3-苯基丙烯酸 C 、脂环族羧酸的命名 1）羧基直接连在脂环上时，可在脂环烃的名称后加上“羧酸或二羧酸”等词尾； 2）不论羧基直接连在脂环上还是在脂环侧链上，均可把脂环作为取代基来命名。 如： D 、芳香族羧酸的命名 1）以芳甲酸为母体； 2）若芳环上连有取代基，则从羧基所连的碳原子开始编号，并使取代基的位次最小。 如： E 、二元酸的命名 选包括两个羧基碳原子在内的最长碳链作为主链，按主链的碳原子数称为“某二酸”。 如： 2 、普通命名法（适用于简单结构羧酸） 1）选含有羧基的最长的碳链为主链； 2）取代基的位置从羧基邻接的碳原子开始，用希腊字母表示，依次为α，β，γ，δ，ε等，最末端碳原子可用ω表示。 如： §12.2 羧酸的物理性质 1、物态：C 1~C 3刺激臭味液体； C 4~C 9腐败气味油状液体； C 10以上羧酸为固体。 注意：羧基在芳烃侧链上，以脂肪酸为母体！
生物化学问答题(附答案)
生物化学解答题 （一档在手万考不愁） 整理: 机密下载 有淀粉酶制剂1g ，用水溶解成1000ml 酶液，测定其蛋白质含量和粉酶活力。结果表明，该酶液的蛋白质浓度为0.1mg/ml ；其1ml 的酶液每5min 分解0.25g 淀粉，计算该酶制剂所含的淀粉酶总活力单位数和比酶活（淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分解1 克淀粉的酶量为一个活力单位）。答案要点：①Iml的酶液的活力单位是60/5 × 0.25/1=3 （2 分）酶总活力单位数是3× 1000=3000U（1分）②总蛋白是0.1× 1000=100 mg（1分），比活力是3000/100=30 （1 分）。 请列举细胞内乙酰CoA 的代谢去向。（5分）答案要点：三羧酸循环；乙醛酸循环；从头合成脂肪酸；酮体代谢；合成胆固醇等。（各1 分） 酿酒业是我国传统轻工业的重要产业之一，其生化机制是在酿酒酵母等微生物的作用下从葡萄糖代谢为乙醇的过程。请写出在细胞内葡萄糖转化为乙醇的代谢途径。答案要点：在某些酵母和某些微生物中，丙酮酸可以由丙酮酸脱羧酶催化脱羧变成乙醛，该酶需要硫胺素焦磷酸为辅酶。乙醛继而在乙醇脱氢酶的催化下被NADH 还原形成乙醇。葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 生成2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O（6分）脱氢反应的酶：3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD +）, 醇脱氢酶（NADH+H+ （）2 分）底物水平磷酸化反应的酶：磷酸甘油酸激酶，丙酮酸激酶（Mg2+ 或 K+ ）（2 分） 试述mRNA、tRNA和rRNA在蛋白质合成中的作用。答案要点：①mRNA是遗传信息的传 递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。（3分）②.tRNA在蛋白质合 成中不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。（4 分）③. rRNA 与蛋白质结合组成的核糖体是蛋白质生物合成的 场所（3 分）。 物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。（3 分）② .tRNA 在蛋白质合成中不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。（4分）③. rRNA 与蛋白质结合组成的核糖体是蛋白质生物合成的场所（3分）。 为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路？哪些化合物可以被认为是联系糖、脂、蛋白质和核酸代谢的重要环节？为什么？答案要点：①三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同氧化分解途径（2 分）；三羧酸循环为糖、脂、蛋白质三大物质合成代谢提供原料（1分），要举例（2分）。②列举出糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化的一些化合物（3 分），糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化相互转化途径（2 分） 写出天冬氨酸在体内彻底氧化成CO2 和H20 的反应历程，注明其中催化脱氢反应的酶及其辅助因子，并计算1mol天冬氨酸彻底氧化分解所净生成的ATP的摩尔数。答案及要点：天 冬氨酸+ α酮戊二酸--→（谷草转氨酶）草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸+NAD+H2O → （L谷氨酸
生物化学问答题(附答案)
生物化学解答题 (一档在手万考不愁) 整理:机密下载 有淀粉酶制剂1g，用水溶解成1000ml酶液，测定其蛋白质含量和粉酶活力。结果表明，该酶液的蛋白质浓度为0.1mg/ml；其1ml的酶液每5min分解0.25g淀粉，计算该酶制剂所含的淀粉酶总活力单位数和比酶活（淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分解1克淀粉的酶量为一个活力单位）。答案要点：①1ml的酶液的活力单位是60/5×0.25/1=3（2分）酶总活力单位数是3×1000=3000U（1分）②总蛋白是0.1×1000=100 mg（1分）,比活力是3000/100=30（1分）。 请列举细胞内乙酰CoA的代谢去向。（5分）答案要点：三羧酸循环；乙醛酸循环；从头合成脂肪酸；酮体代谢；合成胆固醇等。（各1分） 酿酒业是我国传统轻工业的重要产业之一，其生化机制是在酿酒酵母等微生物的作用下从葡萄糖代谢为乙醇的过程。请写出在细胞内葡萄糖转化为乙醇的代谢途径。答案要点：在某些酵母和某些微生物中，丙酮酸可以由丙酮酸脱羧酶催化脱羧变成乙醛，该酶需要硫胺素焦磷酸为辅酶。乙醛继而在乙醇脱氢酶的催化下被NADH还原形成乙醇。葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 生成2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O（6分）脱氢反应的酶：3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD＋），醇脱氢酶（NADH+H+）（2分）底物水平磷酸化反应的酶：磷酸甘油酸激酶，丙酮酸激酶（Mg2+或K+）（2分） 试述mRNA、tRNA和rRNA在蛋白质合成中的作用。答案要点：①mRNA是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。（3分）②.tRNA在蛋白质合成中不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。(4分) ③. rRNA与蛋白质结合组成的核糖体是蛋白质生物合成的场所（3分）。 物合成过程中直接指令氨基酸掺入的模板。（3分）②.tRNA在蛋白质合成中不但为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供运送载体。(4分) ③. rRNA与蛋白质结合组成的核糖体是蛋白质生物合成的场所（3分）。 为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路？哪些化合物可以被认为是联系糖、脂、蛋白质和核酸代谢的重要环节？为什么？答案要点：①三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同氧化分解途径（2分）；三羧酸循环为糖、脂、蛋白质三大物质合成代谢提供原料（1分），要举例（2分）。②列举出糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化的一些化合物（3分），糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化相互转化途径（2分） 写出天冬氨酸在体内彻底氧化成CO2和H20的反应历程，注明其中催化脱氢反应的酶及其辅助因子，并计算1mol天冬氨酸彻底氧化分解所净生成的ATP的摩尔数。答案及要点：天冬氨酸+α酮戊二酸--→（谷草转氨酶）草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸+NAD+H2O→(L谷氨酸脱氢酶）α酮戊二酸+NH3+NADH 草酰乙酸+GTP→(Mg、PEP羧激酶）PEP+GDP+CO2
丙酮酸羧化酶(PC)活性检测试剂盒说明书紫外分光光度法
丙酮酸羧化酶（PC）活性检测试剂盒说明书紫外分光光度法 注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。 货号:BC0730 规格:50T/48S 产品内容： 提取液：液体110mL×1瓶，4℃保存； 试剂一：液体30mL×1瓶，4℃保存； 试剂二：液体10mL×1瓶，4℃保存； 试剂三：粉剂×1瓶，-20℃保存；临用前加入5mL蒸馏水溶解；可分装后-20℃保存，避免反复冻融； 试剂四：粉剂×1瓶，-20℃保存；临用前加入5mL蒸馏水溶解；可分装后-20℃保存，避免反复冻融； 试剂五：液体5mL×1瓶，4℃保存； 试剂六：液体10μL×1支，4℃保存； 试剂六稀释液：液体10mL×1支，4℃保存。 产品简介： 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase，PC，EC 6.4.1.1)广泛存在于动物、霉菌和酵母的线粒体中，但在植物体和大部分细菌中却不含此酶。是供给草酰乙酸的主要补充反应，是糖异生过程的第一个限速酶。 和水生成草酰乙酸、ADP和Pi，苹果酸脱氢酶进一步催化草酰乙酸PC不可逆的催化丙酮酸、ATP、CO 2 和NADH生成苹果酸和NAD+，在340nm下测定NADH氧化速率，即可反映PC活性。 试验中所需的仪器和试剂： 紫外分光光度计、低温离心机、水浴锅、1mL石英比色皿、可调式移液枪、研钵/匀浆器、冰和蒸馏水。操作步骤： 一、粗酶液提取： 1称取约0.1g组织或收集500万细胞，加入1mL提取液，用冰浴匀浆器或研钵匀浆。 24℃1000g离心10min。 3将上清液移至另一离心管中，4℃11000g离心15min。
4上清液即胞浆提取物，可用于测定从线粒体泄漏的PC（此步可选做，可以判断线粒体提取效果）。 5在沉淀中加入1mL提取液，超声波破碎（功率20％，超声5秒，间隔10秒，重复12次），用于PC活性测定，并且用于蛋白含量测定。 二、测定步骤： 1、分光光度计预热30min以上，调节波长至340nm，蒸馏水调零。 2、试剂一用前37℃孵育15min。 3、临用前按试剂六：试剂六稀释液=1:660（V:V）的比例稀释试剂六备用，现用现配。 4、工作液的配制：按照试剂二：试剂三：试剂四=2:1:1的体积比例充分混匀，现用现配。 5、操作表：在1mL石英比色皿中分别加入下列试剂： 试剂名称（μL）空白管测定管 试剂一450450 工作液320320 试剂五8080 试剂六100100 样本50 蒸馏水50 在1mL石英比色皿中分别加入上述试剂，充分混匀后于340nm处测定10s时的吸光值A1，迅速置于37℃（哺乳动物）水浴2min，拿出迅速擦干测定130s时的吸光值A2，计算△A测定管=A1测定-A2测定，△A空白管=A1空白-A2空白，△A=△A测定管-△A空白管。空白管只需做一次。 PC活性计算 单位的定义：每毫克蛋白每分钟消耗1nmol的NADH定义为一个酶活力单位。 PC酶活（U/mg prot）=△A÷（ε×d）×109×V反总÷（V样×Cpr）÷T=1607×△A÷Cpr ε：NADH摩尔消光系数，6.22×103L/mol/cm；d：比色皿光径，1cm；V反总：反应体系总体积，1×10-3L；V样：反应体系中样本体积，0.05mL；Cpr：样本蛋白浓度，mg/mL；T：反应时间：2min；109：单位换算系数，1mol=109nmol。 注意事项： 1.为保证实验结果的准确性，需先取1-2个样做预实验，△A大于0.8时，建议将粗酶液用提取液稀释后 再进行测定。当△A小于0.01时，可以延长反应时间（5min或10min）来测定。
第十二章羧酸
CH 3CH CH COOH COOH HOOC 第十二章 羧 酸 ● 教学基本要求 1、掌握羧酸的结构、命名法、化学性质及其制法； 2、了解二元羧酸及羟基酸的特性。 ● 教学重点 羧酸化学性质及其制法。 ● 教学难点 羧酸化学性质及其制法。 ● 教学时数：6 ● 教学方法与手段 1、讲授与练习相结合； 2、传统教学方法与现代教学手段相结合； 3、启发式教学。 ● 教学内容 分子中具有羧基 的化合物，称为羧酸。它的通式为RCOOH 。一元 饱和脂肪羧酸的通式为C n H 2n O 2。羧酸烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸（如卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等）。许多羧酸在生物体的代谢过程中起着重要作用。羧酸对于人们的日常生活非常重要，也是重要的化工原料和有机合成中间体。 第一节 羧酸的分类和命名 1.1羧酸的分类 根据分子中烃基的结构，可把羧酸分为脂肪羧酸（饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸）、脂环羧酸（饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸）、芳香羧酸等；根据分子中羧基的数目，又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。例如： 脂肪羧酸 一元羧酸 脂环羧酸 芳香羧酸 二元羧酸 多元羧酸 CH 3COOH CH 2CH 2COOH COOH COOH CH 2CH 2COOH COOH COOH COOH HOOC C C H COOH H COOH
CH 3 CH CH COOH COOH HOOC HOOC CH 2COOH CH 2 COOH CH 2HOOC [小结]： 1.2羧酸的命名 羧酸的命名方法有俗名和系统命名方法两种。 俗名是根据羧酸的最初来源命名。 甲酸最初是由蚂蚁蒸馏得到的，称为蚁酸。乙酸最初是由食用的醋中得到，称为醋酸。还有草酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸，等等。 脂肪族一元羧酸的系统命名方法与醛的命名方法类似，即首先选择含有羧基的最长碳链作为主链，根据主链的碳原子数称为“某酸”。从含有羧基的一端编号，用阿拉伯数字或用希腊字母（α、β、γ、δ…）表示取代基的位置，将取代基的位次及名称写在主链名称之前。例如： 3-甲基丁酸 或 β-甲基丁酸 脂肪族二元羧酸的系统命名是选择包含两个羧基的最长碳链作为主链，根据 碳原子数称为“某二酸”，把取代基的位置和名称写在“某二酸”之前。例如： 乙二酸 丙二酸 丁二酸 甲基丁二酸 不饱和脂肪羧酸的系统命名是选择含有重键和羧基的最长碳链作为主链，根 据碳原子数称为“某烯酸”或“某炔酸”，把重键的位置写在“某”字之前。例如： 3－甲基－2－丁烯酸 2-丁烯酸（巴豆酸） CH COOH CH 2CH 3CH 3CH 3 CH COOH COOH 2
糖酵解产生的丙酮酸和NADH的去路
糖酵解产生的丙酮酸和NADH 的去路：有氧情况下丙酮酸从胞质进入线粒体，进行有氧代谢。而EMP 途径生成NADH 由于不能及时被氧化成NAD+而有可能导致EMP 途径第6步反应缺少辅酶NAD+而使反应速度下降（细胞中的辅酶分子是有限的，必须循环使用。NADH 须随时恢复其氧化状态NAD +，才能周而复始地参与此类酶的催化反应）。又由于NADH 不能直接进入线粒中进行氧化，所以它必须将氢转移给能穿过线粒体膜的受氢体，通过受氢体的转运而把氢从胞质带入线粒体内，这种作用称为穿梭作用。目前了解比较多的是苹果酸穿梭作用（见图8-2）和3-磷酸甘油穿梭作用（见图8-3）。这两种作用使胞质中的NADH 氧化为NAD +，使其浓度恢复到反应前的水平。氧化脱下的氢以穿梭分子的一 部分被带到线粒体内,并在呼吸链中氧化生成水且伴有氧化磷酸反应产生能量货币物质ATP 。 H 2 C OH H C OH H 22C OH C =O 2C-O-NDH + NADH+ H + H 2C OH H C OH H 2C-O-H 2C OH C =O H 2C-O-胞液 线粒体衬质 外膜 图8-3 3-磷酸甘油穿梭 FPG ：内膜3-磷酸甘油脱氢酶；Fpi ：（FPint ）：内NADH 脱氢酶 图8-2 苹果酸穿梭作用（Ⅰ.苹果酸-α酮戊二酸反向载体蛋白，Ⅱ.天冬氨酸-谷氨酸反向载体蛋白） 线粒体衬质 NAD + 2
生成乙酰辅酶A：丙酮酸在有氧气和线粒体存在时进入线粒体，经丙酮酸脱氢酶复合体（表5-1-2）催化氧化脱羧产生NADH、CO2和乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入三羧酸循环和氧化磷酸化彻底氧化为CO2和H2O，释放的能量在此过程中可产生大量ATP。这是糖的有氧氧化过程。糖的有氧氧化是机体获得ATP的主要途径。 表5-1-2 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 丙酮酸生成乙酰辅酶A的反应是糖有氧氧化过程中重要的不可逆反应（图4-1-14）。丙酮酸脱氢产生NADH+H+，释放的自由能则贮于乙酰辅酶A中。乙酰辅酶A可参与多种代谢途径。 丙酮酸脱氢酶系的多种辅酶中均含有维生素，TPP中含有维生素B1，辅酶A（HSCoA）中含有泛酸，FAD含有维生素B2，NAD+含尼克酰胺（维生素PP）。所以，当这些维生素缺乏，特别是维生素B1缺乏时，丙酮酸及乳酸堆积，能量生成减少，可发生多发性末梢神经炎，严重时可引起典型脚气病。
第12章 羧酸习题参考答案
第12章 羧酸习题参考答案 1、命名下列化合物或写出结构式。 （1） （2） CH 3CHCH 2COOH 3 Cl CHCH 2COOH CH 3 3-甲基丁酸 3-对氯苯基丁酸 （3） （4） COOH COOH CH 3(CH 2)4CH CHCH 2CH CH(CH 2)7COOH 间苯二甲酸 9,12-十八碳二烯酸 （5）4-methylhexanoic acid （6）2-hydroxybutanedioic acid O OH O HO O OH OH (7)2-chloro-4-methylbenzoic acid (8)3,3,5-trimethyloctanoic acid O HO Cl O OH 2、 试以方程式表示乙酸与下列试剂的反应。 （1）乙醇 （2）三氯化磷 （3）五氯化磷 （4）氨 （5）碱石灰热熔 （1） CH 3COOH CH 3CH 2OH CH 3COOCH 2CH 3+浓硫酸 +H 2O （2） CH 3COOH PCl 3 +CH 3Cl O 33+H 3PO 3 （3） CH 3COOH PCl 5 +CH 3Cl O +POCl 3HCl +
（5） CH 3COOH CH 4Na 2 CO 3+2NaOH CaO ++H 2O 3、区别下列各组化合物。 （1）甲酸、乙酸和乙醛 甲酸乙酸乙醛 NaHCO 3 有 CO 2有 CO 2（—） KMnO 4 褪色（—） （2）乙醇、乙醚和乙酸 CH 3CH 2OH CH 3COOH C 2H 5OC 2H 5Na 2CO 3溶液 （+）有气体产生 （—） （—）（-） （+）黄色沉淀I 2+NaOH （3）乙酸、草酸和丙二酸 （4）丙二酸、丁二酸和己二酸 4、 完成下列转变。 (1) CH 2 CH 2 CH 3CH 2COOH H 2C=CH HBr CH 3CH 2NaCN 3CH 2H 3O CH 3CH 2COOH （2）正丙醇→2-甲基丙酸