Kéntartalmú szerves vegyületek, Nitrogéntartalmú szerves vegyületek

Az előadások a következő témára: "Kéntartalmú szerves vegyületek, Nitrogéntartalmú szerves vegyületek"— Előadás másolata:

1 Kéntartalmú szerves vegyületek, Nitrogéntartalmú szerves vegyületek
Dr. Bak Judit

2 Kéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása
Kémiai tulajdonságaik és reakcióik

3 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

4 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

5 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.

6 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

7 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

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

9 Biokémiai jelentőségű S-tartalmú szénvegyületek

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

11 Cisztin képződés cisztein cisztein oxidáció cisztin

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

13 Liponsav ox. red.

14 Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása

15 Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása:Aminok

16 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.

17 Aminok ahol primer amin szekunder amin tercier amin ahol

18 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

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

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

21 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

22 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.

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

24 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

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

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

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

28 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

29 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.

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

31 Biokémiai jelentőségű amino csoportot tartalmazó szénvegyületek

32 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

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

34 Néhány aminosav térszerkezete
Alanin izoleucin fenilalanin szerin glutamin aszpartát lizin

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

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

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

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

39 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

40 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

41 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.

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

43 Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása:
savamidok

44 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.

45 Savamid kötés – peptid kötés

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

47 Polipeptidek- szekunder struktúrát biztosító H-hídak

48 Fontosabb savamidok

49 Foszforsav származékok
Foszfortartalmú szerves vegyületek: Foszforsav származékok

50 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

51 Foszforsav származékok

52 DNS szerkezete

53 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

54 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

55 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

56 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

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