Kéntartalmú szerves vegyületek, Nitrogéntartalmú szerves vegyületek Dr. Bak Judit

Kéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása Kémiai tulajdonságaik és reakcióik

Tiovegyületek Tiovegyületek - a szénvázban, vagy a funkciós csoportban - az oxigént kén helyettesíti. A tiovegyületek a velük analóg szerkezetű oxigén vegyületekkel hasonló tulajdonságokat mutatnak, bár a kénnek az atomrádiusza sokkal nagyobb, mint az oxigéné. R-OH R-SH Ar-OH Ar-SH alkohol tioalkohol fenol tiofenol R-O-R’ R-S-R’ éter tioéter

Tioalkoholok - tiolok CH3-CH2-SH HS-CH2-CH2-CH2-CH2-SH IUPAC nomenklatura: válaszd ki a leghosszabb szénláncot és nevüket a szubsztituciós nomenklatura szerint –tiol utótaggal (vagy merkapto- előtaggal) képezzük. Példa: CH3-CH2-SH HS-CH2-CH2-CH2-CH2-SH etántiol 1,4-butánditiol propántiol 3-metil-1-butántiol 2-merkaptoetanol

Tiolok kémiai tulajdonságai Tiolok az alkoholoknál több nagyságrenddel erősebb savak. Tioalkoholok, a kénhidrogénhez hasonlóan savas karakterű vegyületek. Aciditás: H2O < H2S R-OH < R-SH Bázicitás: R-O- > R-S- Nukleofilitás: R-O- < R-S- A tiolok nagyobb aciditása abban nyilvánul meg, hogy tömény alkáli-hidroxidokkal sóképzés közben reagálnak.

Tiolok reakciói . Reakciók: 1. Tioéterek előállítása SN2 R-Br + R’-SH R-S-R’ Alkil-halogenid tioalkohol tioéter . 1,4-diklór-bután tiofán 2. Tiolok enyhe oxidációja: 2 R-SH + I2 R-S-S-R + 2 HI tioalkohol diszulfid

Tiovegyületek reakciói 3. Tiolok erélyes oxidációja tioéter szulfoxid szulfon A tioalkoholok és tiofenolok karbonsavakkal tioésztert képeznek. O O R-C-OH + SH-R’ R-C-S-R’ + H2O karbonsav tioalkohol tioészter

Tiovegyületek reakciói A tioalkoholok aldehidekkel tiofélacetálokat képeznek. O OH R-C-H + SH-R’ R-CH-S-R’ Aldehidek + tioalkohol = tiofélacetál

Biokémiai jelentőségű S-tartalmú szénvegyületek

Aminosavak oldallánca: Metionin tioéter- kötést a cisztein tioalkoholos csoportot tartalmaz metionin cisztein (Met) (Cys)

Cisztin képződés cisztein cisztein oxidáció cisztin

Koenzim A (HS-CoA) Adenin Pirofoszfát Pantoténsav Ciszteamin Ribóz-3-foszfát

Liponsav ox. red.

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása:Aminok

Ammónia 3oAmine Amin Az aminok ammónia származékok - az ammónia 1, 2, 3, hidrogénjét szerves (alkil, vagy aril-) csoporttal helyettesítve primer, szekunder és tercier aminokat kapunk.

Aminok ahol primer amin szekunder amin tercier amin ahol

IUPAC nevezéktan dietil-metil-amin ciklopentil-metil-amin Válaszd ki a leghosszabb szénláncot és nevüket a szubsztitúciós nomenklatura szerint –amin utótaggal képezzük. 2. A nitrogénen található szubsztituensek az N- prefix jelölést kapják. dietil-metil-amin ciklopentil-metil-amin 3-bróm-1-pentil-amin N,N-dimetil-3-hexil-amin

Kvaterner ammóniumsó R’ R-N-R” Cl- R’” +

Aromás aminok 4-metil-anilin p-toluidin N,N-dimetil-anilin anilin

Amino-csoport, mint szubsztituens Ha a molekulában van magasabb prioritású funkciós csoport akkor, szubsztituensként jelöljük a vegyület nevében és amino-csoportnak nevezzük. 4-amino-butánsav 2-metil-amino-fenol

Forráspont Oldhatóság N-H kötés kevésbé poláros, mint az O-H. Gyengébb a hidrogén-híd kötés a molekulák között. A víznél alacsonyabb forráspontúak. A tercier aminok nem alkotnak hidrogén kötést. Oldhatóság A kisebb aminok (<6 C) oldódnak vízben. Minden amin hidrogén kötésre képes mind a vizzel, mind az alkoholokkal. Az aminok szaga a rothadó haléra emlékeztet.

Aminok, mint optikai izomerek - Enantiomerek A nitrogén a kiralitás centrum Enantiomerek

Aminok kémiai tulajdonságai: bázikus jellegűek A nemkötő elektronpárt tartalmazó nukleofil nitrogénatom mind protonokat, mind alkil csoportokat megköthetnek Vizes oldatuk bázikus karakterű. Az alkil-aminok gyakran erősebb bázisok, mint az ammónia. Bázikus jelleg: szekunder > tercier =primer alkilaminok > ammónia > arilaminok > heterociklusos N-tartalmú vegyületek

Aminok kémiai tulajdonságai: bázikus jellegűek amin HCl (sav) kvaterner alkilammónium só Az aminok proton akceptor tulajdonságúak – bázisok.

Aminok kémiai reakciói: alkilezés Előállításuk: Az aminok alkilezhetők ilyenkor magasabbrendű aminok keletkeznek. Primer amin + alkilhalogenid = szekunder amin szekunder amin + alkilhalogenid = tercier amin

Aminok kémiai reakciói: acilezés Az aminok acilhaloidokkal (savhaloidokkal) acilezhetők. Arilamin + savklorid = acilezett alkilamin HCl eltávozik

Aminok kémiai reakciója: reakció karbonil- csoporttal C=O Ammónia és a primer aminok karbonil-csoporttal addicionálva imint (Schiff bázist) képeznek. Schiff bázis Y = H vagy alkil keletkezik imin Y = OH keletkezik oxim Y = NHR keletkezik hidrazon

Aminok kémiai reakciója: szulfonamid képzés Primer és szekunder aminok szulfonil-kloriddal reagálva szulfonamidot képeznek Számos antibakteriális kemoterápiás szer származtatható a benzolszulfonsavból, ezeket összefoglaló néven szulfonamidoknak nevezzük.

Aminok oxidációja => Aminok könnyen oxidálódnak akár levegőn is vagy oxidálószerekkel pl.: H2O2 => Szekunder aminok hidroxilaminná oxidálódnak (-NOH). Tercier aminok amin-oxiddá (-N+-O-) oxidálódnak.

Biokémiai jelentőségű amino csoportot tartalmazó szénvegyületek

Biológiai jelentőségű amino csoporttal rendelkező vegyületek: - aminosavak Aminosavak szerkeze: aminocsoport (a prolin kivételével) karboxilcsoport R- oldalláncban különböznek egymástól (→eltérő a méretük, töltésük, fizikokémiai tulajdonságaik) Aminocsoport Karboxil-csoport α C-atom R-oldallánc

R Az aminosavak csoportosítása (-) (+) töltés-nélküli poláros bázikus savas töltés-nélküli poláros apoláros hidrofob R

Néhány aminosav térszerkezete Alanin izoleucin fenilalanin szerin glutamin aszpartát lizin

TRANSZAMINÁLÁS Aminosav NH2-csoportja  - ketosav (-ketoglutársav, oxálecetsav, piroszőlősav) - szénatomjára kerül. + AMINOSAV1 -KETOSAV2 -KETOSAV1 + AMINOSAV2

Transzaminázok működése Koenzimjük a B6-vitamin (piridoxál- foszfát)

Biogén aminok Szerotonin or 5-hidroxitriptamin (5-HT) 5-HT B. Norepinefrin or noradrenalin NE C. Dopamin DA

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása: - Hidrazin - Nitril vegyület, - Nitrozóvegyület - nitrovegyületek

Nitril vegyületek Nitrilek, a H-CN származékai, A nitrilekre jellemző reakció: SN nukleofil szubsztitúció Szerves vegyületekben -CN gyököt nitril csoportnak nevezzük. Aril-nitril

Nitrozovegyületek Hidrazin származékok Nitrozo vegyületek, melyekben nitrozo csoport -N=O található. R-N=O R-O-N=O Nitrozóalkán salétromsav észter Hidrazin származékok Hidrazin származékokban a hidrazin egy vagy több hidrogén atomját szerves (alkil, aril) csoportok helyettesítik. H2N-NH2 R-NH-NH2 hidrazin

Nitrovegyületek -NO2 csoportot tartalmazó szerves vegyületek. A -NO2 csoport reakciója: redukálódnak -NH2 csoporttá katalizátor, vagy Zn és HCl jelenlétében. Gyakran használják anilin szintézisére ezt a reakciót.

Egy gyűrű egy nitrogén heteroatom Emlékeztető! => Aziridin Pirrol Pirrolidin Piridin 2-metil-piridin

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása: savamidok

Savamidok H H A savamidok amfoter karakterű vegyületek, melyek igen jó hidrogénkötés képzők. Ennek oka, hogy a nagy elektronsűrűségű oxigén jó akceptor, míg a N-H kötésben levő proton jó donor. Ez a sajátosság igen fontos a fehérjék szekunder szerkezetének kialakításában, ahol a peptid kötések között H-hídak alakulnak ki.

Savamid kötés – peptid kötés

A peptidek tautomer rezonanciája (geometriai izoméria) Savamid sík A peptidek tautomer rezonanciája (geometriai izoméria)

Polipeptidek- szekunder struktúrát biztosító H-hídak

Fontosabb savamidok

Foszforsav származékok Foszfortartalmú szerves vegyületek: Foszforsav származékok

Savanhidridek- glicerinsav-1,3-biszfoszfát DGo = 6,3 kJ/mól Jelentős mértékben exergonikus redox reakció (DGo = - 43 kJ/mol) Energiája vegyes savanhidrid (makroerg) kötés kialakítására használódik fel. A glikolízis első energiakonzerváló reakciója

Foszforsav származékok

DNS szerkezete

DNS és komponensei deoxiribonuklein sav DNS 4 bázis Pirimidin (C4N2H4) Purin (C5N4H4) A = T = C = G = Adenin Timin Citozin Guanin Nucleozid Nucleotid bázis + cukor (deoxiribóz) bázis + cukor + foszfát csoport DNA/RNA overview

A nukleotidok kötődése Hidrogén kötés A nukleotidok kapcsolódása: Az első nukleotid 3’-OH vége kötődik a következő nukleotid 5’-foszfát csoportjához. N-H------N N-H------O What next? Timin DNA/RNA overview Adenin Citozin Guanin

Bázis párosodás A T C G A T T A C G Bázis párosodás(Watson-Crick): A/T (2 hidrogén kötés) G/C (3 hidrogén kötés) C G A purin bázis a pirimidin bázissal alkotja a DNS kettős spirált. A T DNS bázisok szerveződése: A + G = T + C (Chargaff szabály) DNA/RNA overview T A C G

RNS szerkezete ribonuklein sav RNA 4 bázis Pirimidin (C4N2H4) Purine (C5N4H4) Timin (DNS) Uracil (RNS) A = U = C = G = Adenin Uracil Citozin Guanin Nukleozid Nukleotid bázis + cukor (ribóz) + cukor + foszfát DNA/RNA overview

Gondolom kutyául elfáradtak…  Köszönöm a figyelmet! Gondolom kutyául elfáradtak… 