XV. Heterociklusos szénvegyületek: Stabilitás:
∆ H (kcal/mol)
A benzol esetében jósolt (3*-28.6) ∆H-85.8 hoz képest a mért hidrogénezési „hő” jelentős stablitásra utal -57.2 (-36). A piridin esetében a rezonancia energia kisebb (-27) és -28.6 az tovább csökken a pirrolnál (-22).
H
-36.0
-22.0
-27.0
N H
N
-63.8
-58.8
-49.8
0.0
tipikus reakciók: A benzolhoz hasonlóan a piridin és a pirrol is inkább SE és nem addíciós reakcióban vesz részt. Mindhárom vegyület aromás. ∆H (kcal/mol) -85.8 -36.0
-16.0
-22.0 N H
-57.2
-63.8 -28.6
H
0.0
-49.8
O
-69.8
-29.0
S
-56.8
XV. Heterociklusos szénvegyületek: egy heteroatomos öttagú gyűrűk aromás molekulák O
S
furán Furan
H N
tiofén Thiophene
apoláris határszerkezetek
pirrol Pyrrole
poláris határszerkezetek
N
N
N
N
N
H
H
H
H
H
1. A furánvázas vegyületek A. Furán szubsztituált származékai O
O
O CH3
2-metilfurán 2-Methylfuran
2-brómfurán 2-Bromofuran
HOOC
O COOH furán-2-karbonsav (pironyálkasav) Furan-2-carboxylic acid
CHO
Br
furán-2-karbaldehid (furfurol) Furan-2-carbaldehyde
HOH2C O
O
COOH furán-2,5-dikarbonsav (dehidronyálsav) Furan-2,5-dicarboxylic acid
2-(hidroximetil)furán (furfurilalkohol) (2-furyl)methanol
B. Telített furánszármazékok
C. A furán benzológjai c b a
d
d
c
O
b
O
O
a
benzofurán benzo[b]furán kumaron
izobenzofurán benzo[c]furán
dibenzofurán
Benzofuran
Isobenzofuran
Dibenzofuran
Szerkezeti izomerek
CH2
Példa:
C
O
O 2-kumaron kumarán-2-on 3H-Benzofuran-2-one
D. Csoportnevek O
O 2-furil-
CH2 furfurilO
3-furil-
O 2-benzofuranil-
példa: két példa furán származék (egy heteroatomos öttagú heterociklusos vegyület) előállítására Bruckner III/39 A furán előállítása: kiindulási anyag: 2,5-diketon vagy 1,4-dialdehid enol forma
tautomerek
2,5-dioxo-hexán acetonil-aceton
2,5-dimetilfurán
keto forma
egy másik szintézis α-halogénezett ketonokból:
O
O
H
C CH
H3C
Et
O
H3C C
C
Et O
O
CH3
NH3
O
H2C
- HCl
C
Cl
CH H
CH3
+
O
HC
O
C
C
O C
HC
Et
H3C
O
C HO
O
CH3
C
OH HC
HC
C O
- H2O
C
Et O
CH3
O H3C
C C
C
HC
Et O
C O
CH3
2,4-dimetil-furán-3-karbonsavetil-észter
Bruckner III/41
két eljárás a tetrahidrofurán előállítására: O
H2/Ni
O
OH
-H2O
OH
4H 100oC
furán
tetrahidrofurán
bután-1,4-diol
Példák furánvázas természetes vegyületekre: 1) uzninsav (op: 204o) (dibenzofurán származék): sárga színű növényi pigment zuzmókban fordul elő, antibiotikus hatású
CH3
OH H3C
O
O CH3
∗
OH
HO O CH3
O
Bruckner III/74
2) morfenol (op: 145o) (Vongerichten 1901) morfin lebontási terméke (a morfin szerkezetének megállapításában fontos szerepe volt) A lehetséges sztereoizomerek száma?
Bruckner III/75, 938
morfin: az ópium főalkaloidja (Sertürner 1805) Az ópiumból izolált rokon alkaloidok: kodein [metoxi-morfin], tebain [dimetoxi-morfin] fiziológiás hatás: fájdalomcsillapító, euforikus hatású, altató, stb..
2. Tiofénvázas vegyületek A. A tiofén szubsztituált származékai Br
H3C
HO3S
S
S
S
tiofén-2-szulfonsav 2-brómtiofén 2-Bromothiophene Thiophene-2-sulfonic acid
2-metiltiofén 2-Methylthiophene
Példa: fémorganikus vegyület ClHg HOOC
S
CH3CO
Br
S
S
S Br
2-(klórmerkuri)tiofén 2,5-dibrómtiofén 2-acetiltiofén tiofén-2-karbonsav Thiophene-2-carboxylic acid 2-Acetyltiophene 2,5-Dibromothiophene
B. Telített tiofénszármazékok
C. A tiofén benzológjai c
d
b a
S
benzo[b]tiofén Benzo[b]thiophene
d c
S
b
a
benzo[c]tiofén Benzo[c]thiophene
S dibenzo-tiofén Dibenzothiophene
D. Csoportnevek S
S S
2-tienil-
3-tienil-
2-benzo[b]tienil-
Példa: tiofénvázas természetes vegyületekre
R
COOH S tiofén-származék
R
COOH O furán-származék [NÉT1 207]
S O O HO
O O OH
O O O O
tenipozid H3C
O
O OH
Podophyllum
CH3
memo: általánosan használt sejtciklus gátlószer terápiás profil: leukémiás betegeknél alkalmazzák, mivel gátolja a csontvelőben a vérsejtek képződését. mechanizmus: vélhetőleg a topoizomeráz II enzimet gátolja→ S fázis blokkolása → → nincs DNS replikáció természetes forrása: Podophyllum növény, extrahálják a Podofillotoxint, amelynek származéka a tenipozid.
3. Pirrolvázas vegyületek A. A pirrol szubsztituált származékai 2 2 4
OHC
H N
H N
4
3
3
H N COOH
pirrol-2-karbaldehid Pyrrole-2-carbaldehyde
O2N 3-nitropirrol 3-Nitropyrrole
2-pirrolkarbonsav Pyrrole-2-carboxylic acid
B. Telített pirrolszármazékok 2 5
3 2
Érdekes pirrolidinszármazékok:
atropin
CH3 N
prolin
piroglutaminsav
∗
COOH
∗
O
N
COOH
O
N
CH2OH O
H
H
5-oxopirrolidin-2memo: tropánvázas alkaloid karbonsav burgonyafélékből izolálható 5-Oxopyrrolidine-2erős méreg, acetilkolin recept. gátló carboxylic acid
pirrolidin-2-karbonsav Pyrrolidine-2carboxylic acid H3C
N
H
(Atroposz (görog) az a párka aki elvágja a halandó életfonalát)
O O
CH3
O
O
kokain
C.
Koller (1884) a kokain kiváló helyi érzéstelenítő hatásáról számolt be.
A pirrol benzológjai
NH
indol Indole
N H
D.
N H karbazol
izoindol isoindole
H N
H N CH
Csoportnevek
CH2 2-pirrolil-
(2-pirrolin)-5-il
N H 2-indolil-
Bruckner III/167
memo: Az indol a pirolhoz
Na
hasonlóan savas karakterű: N H
indol
N indol nátrium
az indolát anion aromás jellege:
kevésbé elektron negatív mol. rész
határszerkezetek a parciális polaritások értelmezéséhez:
elektron negatívabb mol. rész
magasabb energiájú határszerkezet
kedvezõbb határszerkezetek
Na
N
N
N
Na
Na
Na
Példák fontosabb indolvázas vegyületekre: COOH HC
H
NH2
CH2
CH CH2
- CO2
CH2
HN2 hidroxilezés
NH2
CH2
OH HN triptofán
HN
HN triptamin
szerotonin Op 214o 5-hidroxi-triptamin
memo: a szerotonin (lat. serum + gör. tonosz ‘feszített’) vérnyomás szabályzó (érösszehúzó), hormonhatású (melatonin prekurzora), neurotranszmitter anyag
indigó krist.
Példák pirolt tartalmazó természetes vegyületekre: Bruckner III/194 OH
OH -D-glükózidrész
O
HN
HO HO
O OH
O
N H
savas hidrol.
O
NH
O oxid.
N H
N H
indigó Op 392o
indikán op: 178o
indoxil
-D-glükózidil-indoxil indigócserje, f estõfû
(két tautomerje)
memo:
csávaszinezék: sötétkék
az indigó kiterjedt konjugációs rendszere felelős a színéért CH2 HC
H C NH
porfin
HC
H 3C
N
N
HN C H
N
CH2
protoporfirin N
CH
HN
H3C
CH3 C H
H2C CH2
Bruckner III/766, 779
CH
NH HC
CH
CH3
H C
HOOC
CH2 H 2C COOH
XVI. Heterociklusos szénvegyületek: két heteroatomos öttagú gyűrűk
1
Azolok
3
H N
S
O
N imidazol Imidazole
N tiazol Thiazole
N oxazol Oxazole
1
2
H N
S
O N
N
pirazol
izoxazol
Pyrazole
Isoxazole
Nevezéktan:
N izotiazol Isothiazole
azolok: legalább egy N-t tartalmaz a gyűrű azolinok: az azolok dihidroszármazékai azolidinek: az azolok tetrahidroszármazékai
1
H
Azolinok
H
N
H2C
N
H2C
H
H2C
3 2,5-dihidropirazol 2,5-Dihydropyrazole
H
N
Azolidinek
H2C
Benzológok
H2C
CH2
H2C
S
tiazolidin Thiazolidine
b
d
N CH2
N
H imidazolidin Imidazolidine
c
N
4,5-dihidroimidazol 4,5-Dihydroimidazole
H H2C
N
N
N O
N
a
benzizo oxazol benzo[d]izoxazol Benzo[d]isoxazole
S
O benzoxazol benzo[d]oxazol Benzo[d]oxazole
benzo[d]izotiazol (tioantranil) Benzo[d]isothiazole
H
Virtuális tautoméria: N
N
H N
N
példa: a pirazol (egy két heteroatomot tartalmazó öttagú heterociklusos vegyület) szintézisére memo:
Bruckner III/265
a diazometán, mint nukleofil szerepel egy nukleofil addíciós reakcióban
acetilén
H
diazometán
C
C
H
H3C
N
N
H2C
H
C N
NH
H C
C C
N
CH
HC
N
N
N
H pirazol
memo2: a diazometán megfelelő határszerkezetével értelmezzük a reakciót megvalósítás: (Pechmann 1898) A diazometán éteres oldatát hűtjük és ebbe vezetjük be az acetiléngázt
példa: az imidazol (egy két heteroatomot tartalmazó öttagú heterociklusos vegyület) szintézisére Bruckner III/283
O
H C
+
2 NH3
+
RCHO
C H
N H
O
glioxál
N
-3 H2O
ammónia
aldehid
R
2-alkilimidazol
1. Pirazolvázas vegyületek H
1
N
N
O
3
C
H N N
OH
H2C 4,5-dihidropirazol-5-on 4,5-Dihydropyrazol-5-one
2H-pirazol-3-ol 2H -Pyrazol-3-ol
2. Tiazolvázas vegyületek H2N H
2-(4-aminobenzolszulfonamido)-4-metiltiazol 4-Amino-N -(4-methyl-2-thiazolyl)benzenesulfonamide
N
S
S O
szulfonamid
O
Ultraseptyl kiváló baktericid hatását (Chinoin 1939-tõl)
N
CH3 Példák tiazolidin gyűrűt tartalmazó természetes vegyületre:
Alexander Fleming
R O
penicillin
HN
S O
CH3
N CH3 COO
(1881-1955) megfigyelés: a Staphylococcus baktérium kultúrának a növekedését gátolja a Penicillium notatum gomba anyagcseréjének terméke, a penicillin. hatáskeresztmetszet: általában a Gram+ baktériumokra hat. a sejtfalakban található peptidoglikánokra jellemző keresztkötésének kialakulását gátolja. bioszintézis: cisztein, valin és L-amino-adipinsav szükséges
3. Imidazolvázas vegyületek H
H
N N
N
hisztidin
1
hisztamin
CH2 H2C H2N 4-(2-aminoetil)imidazol 4-(2-aminoethyl)imidazole
4
N CH2 HOOC CH NH2
3-(4-imidazolil)-2-aminopropánsav 2-Amino-3-(4-imidazolyl)-propanic acid
hisztamin: az anyarozs, egy növényi kórokozó gomba, alkaloidja, a varangyméreg egyik komponense fiziológás válasz: tágítja a hajszálereket, simaizom serkentés
Példák izooxazol gyűrűt tartalmazó természetes vegyületre: Az AMPA egy glutamát receptor (AMPAR) agonistája Glutamát: fontos szerepe van a AMPA központi idegrendszerben a szinapszisokban történő neurotranszmissziónak, H3C H2N H szerepe van a tanulási folyamatok C kialakulásában CH2 memo: a glutamát nagy O mennyiségben idegrendszeri OH betegségekhez vezethet
O N
HO alpha-amino-3-hydroxy5-methyl-4-isoxazole propionic acid
XVII. Heterociklusos szénvegyületek: több-heteroatomos öttagú gyűrűk Tautomerek egyensúlyi rendszere H N
N N
N
N 1,2,3-triazol 1,2,3-Triazole 1 4
N 2H-1,2,3-triazol 2H-[1,2,3]Triazole
H
1
N N
N
2
4
N 1H -[1,2,4]triazol 1H -[1,2,4]Triazole
H
N
2
N 4H-[1,2,4]-triazol 4H-[1,2,4]-Triazole
H N
Nev. gyak.: C6H5 CH2
N N
N
N N
N
N 2H-tetrazol 2H-Tetrazole
tetrazol Tetrazole C6H5
N
NH
N N 1-benzil-1,2,3-triazol 1-Benzyl-1,2,3-triazole
H
N N
N
5-fenil-tetrazol 5-Phenyl-tetrazole
H
XVIII. Heterociklusos szénvegyületek: egy heteroatomos hattagú gyűrűk (Bruk. III/1 338.)
Aromás vegyületek oxónium kation
szulfónium kation 1
Nem aromás származékok
2
Pozitív töltés mivel az egyik nemkötő elektronpárjuk részt vesz a közös π-rendszerben. O
CH2
1 O 2H-pirán (α-pirán) 2H-Pyran
C
4
2
CH2 O 4H-pirán (γ-pirán) 4H-Pyran
C O O 2H-pirán-2-on (α-piron)
O 4H-pirán-4-on (γ-piron) O
CH2
S
CH2
2H-tiopirán (α-tiopirán) 2H-Thiopyran
S 4H-tiopirán (γ-tiopirán) 4H-Thiopyran
C C S O 2H-tiopirán-2-on (α-tiopiron) Thiopyran-2-one
S 4H-tiopirán-4-on (γ-tiopiron) Thiopyran-4-one
1. Piránok és származékai Aromás vegyületek
O O benzpirilium kation
izobenzpirilium kation
Nem aromás származékok H
H
H C
H C O
O O
H
H
4H-kromén (β-kromén) 4H-Chromene
2H-kromén (α-kromén) 2H-Chromene
CH2 izokromén 1H-Isochromene
tautomerek konstitúciós izomerek
O
O C O kumarin Chromen-2-one
O
O kromon Chromen-4-one
O izokumarin Isochromen-1-one
Természetes vegyületek oxigén-heteroatommal: Xantének (dibenzopiránok) flavanoidok
Bruckner III-414 CH2
(flavus = sárga [latin]) -OH-t és fenilcsoportot tartalmazó kromon jellegű molekulák, amelyek gyakran glikozilezettek, virágszirmok színezékei (sárga textil színezékként használták)
O xantén Xanthene
O
O
OH
O
O
Bruckner III-369 2-fenilkromán-4-on (flavon)
2-fenil-3-hidroxikromá-4-on (flavonol)
2-Phenylchroman-4-one
3-Hydroxy-2-phenylchroman-4-one
antocianidinek virágszirmok , gyümölcshéjak pigmentjeinek színezékei (piros, bíbor, ibolya etc.) OH OH
HO
Bruckner III-392
O Cl
3,5,7-trihidroxi-2-fenilbenzopirilium-klorid (3,5,7-trihidroxiflavilium-klorid) 3,5,7-Trihydroxy-2-phenylbenzopyryliumchloride
kérdés: mitől piros a rózsa és mitől kék a búzavirág holott ugyanaz az antocianidin rész van benne ? OH OH OH
pH=3 vörös szín (rózsa)
HO
O Cl OH
2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-chromenylium chloride OH OH OH HO
O O
2-Hydroxy-4-(3,5,7-trihydroxychromen-2-ylidene)-cyclohexa-2,5-dien-1-one
-H+ kiterjedtebb
OH
pH=8 kék szín (búzavirág)
OH
konjugáció, mélyülő szín O
HO
O O
2-Oxo-3-(3,5,7-trihydroxy-chromen-2-ylidene)-cyclohexa-1,4-dienol anion
válasz: a konjugáció kiterjedésének nagysága eltérő
2. Piridin és származékai A. A piridin szubsztituált származékai Monoszubsztituált származékok Cl NO2 H3C
N
2-metilpiridin (2-pikolin, α-pikolin) 2-Methylpyridine
N N 4-klórpiridin 4-Chloropyridine
3-nitropiridin 3-Nitropyridine
NH2 SO3H
N
N piridin-4-amin Pyridine-4-amine
NH2
piridin-2-amin Pyridine-2-amine
N piridin-3-szulfonsav Pyridine-3-sulfonic acid
Diszubsztituált származékok, oxidok és sók O H3C
N N
H3C
I
N CH3
2,3-dimetilpiridin (2,3-lutidin)
N-metilpiridinium-jodid
piridin-N-oxid
2,3-Dimethylpyridine
1-Methylpyridinium iodide
Pyridine 1-oxide
Példák piridint tartalmazó természetes vegyületekre: O C
NH2
N
NH2 N
N
N N
O
O
HO
CH2
O
O
P
OH
O
OH
O
H2C
P
O
OH
R O HO
Nikotinamid-adenin-dinukleotid (oxidált forma) R=H: NAD, R=PO32-: NADP [Stryer 449] CH2 OH
Piridoxin HO
CH2 OH
[Stryer 631]
(B6 vitamin) H3C
N
COOH
nikotinsav N piridin-3-karbonsav pyridine-3-carboxylic acid
Bruckner III/892
Dohányalkaloidok: ∗
∗
N
∗
N
N
CH3
H N
nikotin fp 246o szintelen olaj a N icotina tabacum f õ alkaloidja (75%)
N H
nornikotin
anabazin
N
A nikotin fiziológiás hatása: erős idegméreg továbbá: erős inszekticid (növ. védelem)
B. Telített piridinszármazékok O CH2
C. A piridin benzológjai
C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
N H
piperidin Piperidine
N N
N H
kinolin Quinoline
4-piperidon Piperidine-4-one
izokinolin Isoquinoline
Ópium- vagy mákalkaloidok: I + II HO
MeO
morfin N
OMe o
MeO OMe
papaverin tipikus 1-benzil-izokinolinvázas alkaloid
Bruckner III/924
CH3 N
OH
Az ópium fiziológiás hatása: fájdalomcsillapító és görcsoldó (10% ópium, 10% egyéb alkaloid)
XIX. Heterociklusos szénvegyületek: Két heteroatomos hattagú gyűrűk (Bruk. III/1 .)
Aromás
1
vegyületek N
2
2
N
N
2
N
S CH2
4
4
N
N
N
1,2-diazin piridazin
1,3-diazin pirimidin
1,4-diazin pirazin
1,4-tiazin
Pyridazine
Pyrimidine
Pyrazine
1,4-Thiazine
Nem aromás származékok H N H2 C H2 C
N
O H2C
CH2
H 2C
CH2
CH2
H2C
CH2
H 2C
CH2
O
H piperazin Piperazine
O
CH2
dioxán 1,4-Dioxane
N H morfolin Morpholine
Pirimidinszármazékok OH N HO
N
OH
barbitursav pirimidin-2,4,6-triol
NH2
OH
4
N HO
OH
N
2 HO
N
5
N N
CH3
N
HO
timin
uracil
citozin
pirimidin-2,4-diol
4-amino-pirimidine-2-ol
5-metil-uracil 5-methyl-pyrimidine-2,4-diol
Az uracil keto-enol tautomer egyensúlyi formái: OH
H
H N HO
O
O N
N N
HO
N
O
N H
dilaktim f orma
laktim-laktám forma
dilaktám forma legstabilabb
XX. Heterociklusos szénvegyületek több heteroatommal 6 Purinszármazékok NH2
N OH
adenin N
N
H2N
6-amino-purin 9H -Purine-6-ylamine 9H-purin-6-ilamin
2
N
N
N
NH
N
guanin
4
9 N H
purin
NH
N
5
7 N
9H-Purine
2-amino-6-hidroxi-purin 2-Amino-9H -purine-6-ol 2-amino-9H-purin-6-ol
Szn
Példa purinvázas vegyületekre: OH
OH N
N
OH N
N
N
N
OH HO
N
NH
HO
N
NH
N
NH
xantin
hipoxantin
2,6,8-trihidroxipurin
2,6-dihidroxipurin
6-hidroxipurin
9H -Purine-2,6,8-triol 9H-purin-2,6,8-triol
9H-Purine-2,6-diol 9H-purin-2,6-diol
9H-Purine-6-ol 9H-purin-6-ol
hugysav
Szn
A xantin (purin-2,6-diol) két tautomer formája: O H
N
N O
OH
H
N
N
H N
N HO
N
N
H dilaktám, nem-aromás, diamid-forma stabilabb
dilaktim, aromás, bisziminohidrin-forma kevésbé stabil
purinvázas alkaloidok: dimetil származékok O
O H3C
O
NH
N N CH3
N
1,3-Dimethyl-3,4,5,7-tetrahydropurine-2,6-dione
N
HN O
N
teofillin
1,3-dimetilxantin
CH3
CH3
N
teobromin
3,7-dimetilxantin 3,7-Dimethyl-3,4,5,7-tetrahydro -purine-2,6-dione O
purinvázas alkaloidok: H3C a xantin trimetil származéka O
CH3 N
N N CH3
N
koffein
1,3,7-trimetilxantin 1,3,7-Trimethyl-3,4,5,7-tetrahydropurine-2,6-dione
A DNS bázispárjai timin
2,8 Â
adenin
3,0 Â
2-dezoxi-β β -D-ribófuranóz HOH2C
O
OH
citozin HO
2,8 Â
guanin
5-Hydroxymethyltetrahydrofuran-2,4-diol
3,0 Â
EPS(RHF/3-21G) -0.08 ± 0.1 ≤ töltés.≤ 0.08± 0.1
Az RNS bázispárjai uracil
2,8 Â
adenin
3,0 Â
β -D-ribófuranóz HOH2C
O
OH
citozin HO
OH
2,8 Â
guanin
5-Hydroxymethyltetrahydrofuran-2,3,4-triol
3,0 Â
EPS(RHF/3-21G) -0.08 ± 0.1 ≤ töltés.≤ 0.08± 0.1
A)
Függelék α-aminosavak
konstitúciója ikerionos forma
α
O
O H2N
CH C
H3N
OH
CH C R
R 2-aminoalkánsav
konfigurációja szubsztituenscsere
S
elforgatás
R abszolút konfiguráció
R
O
A legfontosabb természetes aminosavak akirális O H2N
CH C
Glicin
OH
H
királis
Alifás oldallácú hidrofób O
O H2N
CH C
H2N
OH
CH C
OH
CH CH3
CH3
CH3
Alanin
Valin O
O H2N
CH C
H2N
OH
CH C
CH CH3
CH2
CH2
CH CH3
CH3
CH3
Izoleucin
Leucin
O C CH HN
OH
O H2N
CH C CH2
OH CH2
CH2 C H2 Prolin
CH2 S CH3
Metionin
OH
Aromás oldallácú hidrofób O H2N
CH C
O H2N
O OH H2N
CH2
CH C
CH C
OH
CH2
OH
Hisztidin
CH2
N NH O H2N
CH C
OH
CH2 Fenilalanin
Triptofán
OH Tirozin HN
O
oldalláncban karbonil csoportot tartalmazók
H2N
CH C
OH
CH2 O
O H2N
CH C
OH H2N
CH C
CH2
CH2
C
C
O
OH Aszparaginsav
Glutamin
CH2 OH
C
O
NH2
O
O
NH2 Aszparagin
H2N
CH C CH2
Glutaminsav
CH2 C OH
OH
O
oldalláncban bázisos csoportot tartalmazók O H2N
O
CH C
OH
H2N
CH C
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
Arginin
NH C
OH
Lizin
CH2 NH
NH2
NH2
Rövid poláris oldallánú csoportot tartalmazók
O H2N
CH C
O OH
H2N
CH C
O OH H2N
CH C
CH2
CH OH
CH2
OH
CH3
SH
Szerin
Treonin
Cisztein
O H2N
CH C CH2 SeH
Szelenocisztein
OH
OH
B)
aldohexózok E. Fischer féle projekció
Konstitúciója és konfigurációja
CHO H
elforgatás
C
OH
CH2OH D-(+)-glicerinaldehid
R
R
abszolút konfiguráció CH2OH C
CHO CHOH H
C
O
CHOH
n H
OH
C
m
OH
CH2OH
CH2OH
D-sorozat
Aldózok
Ketózok CH2OH C
CHO CHOH HO
C
CHOH m
n HO
H
C
H
CH2OH
CH2OH Aldózok
O
L-sorozat
Ketózok
A legfontosabb cukrok nyílt formája aldotrióz CHO H
OH CH2OH
D-glicerinaldehid
aldotetróz CHO
CHO
H
OH
HO
H
OH
H
CH2OH
H OH CH2OH
D-treóz
D-eritróz
aldopentóz CHO
CHO
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
CH2OH D-ribóz
H
CHO
CH2OH D-arabinóz
H
CHO
OH
HO
H
H
HO
H
OH CH2OH D-xilóz
H
OH CH2OH D-lixóz
aldohexóz CHO
CHO
CHO
H
OH
HO
H
OH
H
OH
HO
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
CH2OH
CHO OH
HO
H
OH
H
HO
H
H
OH CH2OH D-gulóz
H
HO H
H
H
HO
H
CH2OH D-mannóz
CHO H
CHO
OH
HO
H
OH
HO
H
HO
H
H
HO
H
HO
H
OH CH2OH
D-idóz
HO
D-glükóz
CHO
H
OH
CH2OH
CH2OH D-altróz
D-allóz
H
CHO
H
OH CH2OH
D-galaktóz
H
OH CH2OH D-talóz
Nev.tan.: D-(+)-glükóz az (+)-2R,3S,4R,5R-2,3,4,5,6-pentahidroxihexanal
Kockacukor-cukorkocka
H OH
OHOH
OH O
OH O
HO
H
HO
OH
HO
H
talóz
H
OH H
H H
H
H
mannóz
H
2 OH OH H
H OH
4
O
H O HO
H H H
OH
HO
OH
HO
H
OH
galaktóz
H
H
OH
glükóz
OHOH
H
H OH OH O
OH O
H
HO H
OH H OH
H
H
idóz
3
H
OH
H OH
H
altróz
H
H OH
OH OH H
H
O
O
HO
H H
OH H OH
OH
H H
OH
gülóz
H
OH
OH
allóz
H
C) A nukleinsavak építőelemei heterociklusok
HO
N
CH3
N N
HO
uracil
citozin
pirimidin-2,4-diol
4-amino-pirimidine-2-ol
N
timin 5-methyl-pyrimidine-2,4-diol
OH
NH2 N
N
OH
N
N
HO
N
NH2
OH
NH
N
N H2N
6-amino-purin adenin
NH
N
2-amino-6-hidroxi-purin guanin
N NH2
N
Nukleozidok: A megfelelő purin- és pirimidinbázisok N-glikozidjai
O
H
N
N
O
Q=OH Q=H
adenozin dezoxiadenozin
Q
HO
N NH2 N
Nukleotidok: A nukleozidok foszforsavészterei
O
HO
O
P OH
N
N
O
HO
Q=OH Q=H
Q
adenozin-5'-monofoszf át dezoxiadenozin-5'-monofoszf át
RNS építőelem
NH2 N
adenozin
N
N
N
O
H
NH 2
N
N
N
N
HO
O
O H
OH
HO
H
H
H
OH OH adenozin 9-(β-D-ribofuranozil)-adenin op= 235oC NH 2 N
adenozid -O
P
O
N
N
N
O
NH 2
N
N HO
O
OH
H
H
OH
H OH O
O
N
H
H
H
O
H OH
adenozin-3'-foszfát 3'-AMP
O-
P O-
DNS építőelem
N
N
O H
adenozin-5'-f oszf át 5'-AMP NH2
dezoxiadenozin
N
NH 2 N
N
N
N
N
N
HO
O
O H
HO
H
H
NH2 N
dezoxiadenozid
N
O -
O
P
H
dezoxiadenozin 9-(2'-dezoxi-β-D-ribofuranozil)-adenin op= 190oC H
OH
O
O
H
N
N
N
N HO
O
-
NH 2
H
H
OH
H
N
O H
H
O
H
H
H
dezoxiadenozin-5'-foszfát 5'-dAMP
N
O
P O-
O-
H
dezoxiadenozin-3'-foszfát 3'-dAMP
RNS építőelem
OH N
guanozin
N
N
N
O
H
OH
N
N
N
NH2
NH 2
N
HO
O
O H
OH
HO
H
H
H
OH OH guanozin 9-(β-D-ribof uranozil)-guanin op= 240oC OH N
guanozid -O
P
O
N
N
N
O
OH
N
OH
N
NH 2 HO
O H
H
OH
H OH O
O
N
H
H
H
O
H OH
guanozin-3'-f oszfát 3'-GMP
O-
P O-
DNS építőelem
N
NH 2
N
O H
guanozin-5'-f oszfát 5'-GMP OH
dezoxiguanozin
N
OH N
N
N
NH2
N
N
N
HO
O
NH 2
O H
H
H
HO
dezoxiguanozin 9-(2'-dezoxi-β-D-ribofuranozil)-guanin H
OH
OH N
dezoxiguanozid
N
O -
O
P
O
O
H
N
N
NH2 HO
O
-
OH
N
N
H
H
OH
H
N
N
NH 2
O H
H
O
H
H
H
dezoxiguanozin-5'-foszfát 5'-dGMP
H
O
P O-
O-
H
dezoxiguanozin-3'-foszfát 3'-dGMP
RNS építőelem
NH2 N
NH 2
citidin N
O
H
N
O HO
O
N
O
O H
OH
HO
H
H
H
OH OH citidin 3-(β-D-ribof uranozil)-citozin op= 230oC
NH 2
NH 2
citidinf oszfátok
N
N O -O
P
O
OH
DNS építőelem
N
O H
H
OH
H OH
N
HO
O
O H
H
O
H OH
H
citidin-5'-f oszf át 5'-CMP
O
citidin-3'-f oszfát 3'-CMP
O-
P O-
NH 2
NH 2
N
dozoxicitidin H
O
N
O
N HO
O
N O H
O
H
H
OH H dezoxicitidin 3-(2'-dezoxi-β-D-ribofuranozil)-citozin
HO
dezoxicitidinf oszfátok
O
H
NH 2
NH 2
N
N O -
O
P
O
N
O
OH
H
H
OH
H
O
N
HO H
H
O
H
H
H
dezoxicitidin-5'-foszf át 5'-dCMP
O
O
O
P O-
O-
H
dezoxicitidin-3'-f oszf át 3'-dCMP
RNS építőelem
OH
uridinn
N
N
O
H
OH
N O HO
N
O
O
O H
H
H
H
OH OH uridin 3-(β-D-ribof uranozil)-uracil op= 165oC
OH
HO
OH
OH
uridinnfoszf átok
N
N O -O
P
O
OH
DNS építőelem
H
H
OH
H OH
O
N
HO H
H
O
H OH
O
uridin-3'-foszf át 3'-UMP
O-
P O-
OH
OH H 3C
N
timidin N
O
O
O H
uridin-5'-foszfát 5'-UMP
H3C
H
N
O
N
HO
O
N
O
O H
O
H
H
H
OH H timidin HO 3-(2'-dezoxi-β-D-ribofuranozil)-timin op= 183o
timidinf oszfátok
OH
OH H 3C
H 3C
N
N
O -
O
P
O
N
O
OH
H
H
OH
H
O
N
HO H
H
O
H
H
H
timidin-5'-foszfát 5'-TMP
O
O
O
P O-
O-
H
timidin-3'-foszfát 3'-TMP
H
A Watson-Crick bázispárok: G-C és A-T
O
N N
N
H
N
N
N
ribóz
guanin oxo-f orma
A DNS kémiai szerkezete
H
N N
H
N
H
O
H
ribóz citozin oxo-f orma
H NH2
N
citidin
O
CH3
N
N
O
N
O H H
O
ribóz
O
H
O
H
P
O
H N
O
O
H H
O
NH2
H
O
H P
O
guanozin
N
O H
timidin
H3C
NH
O
N
O
O H
H
H
O
H
O
P
O
adeninozin NH2
H N
O
N
O
O H
H
H
O
H
O
P O
O
H
N N
N adenin
NH
N
O
H
N
N N
ribóz timin oxo-f orma
D) Néhány kábítószer: alkohol OH
H 3C CH2
Nerotranszmitterek (pl. GABA) felszabadulását gátolja, módosítja az idegrendszeri Ca2+ csatornák müködését, fokozza az idegsejtek apoptikus képességét, növeli az idegsejtmembrán fluiditását, depresszív hatású, metabolitjai (pl. CH3COH) sejtmérgek, férfiaknál impotenciát okoz (magasabb ösztrogén aktivitás), a prolaktin termelés férfiaknál megnő CH3
OH
CH3
anabolikus szteroidok O N
benzodiazepinek (alprazolám)
N N
Cl
N
CH3 N
COOCH3
kokain
O O
testi hatás: adrenerg receptor stimuláló (vérnyomás fokozó, szívritmus növelő), lassuló emésztés, dehidratáció, agyi hatás: (lásd extazi) pszichés hatás: kezdetben hangulatjavítás, később agresszivitás, álmatlanság, verejtékezés, impotencia, paranoid viselkedés
extazi ecstasy
CH3 NH
O CH3
O
1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-methylpropan-2-amine
Gyorsító (hasonló mint az anfetamin és a kokain) agyi hatás: akadályozza a nóradrenalin, dopamin újrafelvételt, így ezek AcO receptor-stimuláló hatása állandósul heroin o
* *
AcO
CH3
* *
N
*
ketamin Cl CH3 NH
Analgetikus hatással rendelkező anasztetikum
O
Et Et
N
O
LSD halucinogén H N Me
Depressziót, skizofréniát, HN pszichózist válthat ki, öngyilkosságba kergethet, halálfélelem, stb.
Mind a központi idegrendszerre (szedatívum) mind a keringésre hat. Egyetlen cigaretta elszívásának (orális bevitel) hat: a memóriára, a motoros koordinációra (kézremegés), a szenzóriumra, az idő érzékelésére és a kognitív képességre marihuána
Me
OH
H H O
Me Me
H
Vadkender (Cannabis sativa)
N H
nikotin
N
ritalin
Me O
O H N
kortex aktiválása stimuláló hatás (örökmozgó)
Mesterséges édesítő őszerek O
Alap édesítőszerek: szacharóz és a fruktóz (kalória túlfogyasztás és fogproblémák) Megoldás: mesterséges édesítőszerek
H N
COOH
H
NH2 OCH3
H
- Aszpartám H-Asp-L-Phe-OMe (100 édesebb, mint a szacharóz) gondok: - lassan hidrolizál (italok) - hőre bomlik (sütés) H - fenilketonureások nem ehetik. - Alitám (2000 édesebb, mint a szacharóz)
O
aszpartám O
N
COOH
H
NH2 NH
H H3C O
S
alitám HOCH2 Cl
- Szukralóz: a szacharóz triklórszármazéka (600 édesebb, mint a szacharóz) hőre stabil, fogakat nem bántja
O
HO
HO
O
ClCH2 O HO
- ciklamát + szacharin 10:1 keverék Na+ vagy Ca2+ sói - gondok: rákkeltő (betiltva) O
CH2Cl OH
szukralóz
O
H
S N
N
H
SO3H
ciklamát
OH
O
OH
szacharin
O HO
- L-hexózok édesek, de nem metabolizálnak, viszont drága az előállításuk
OH
OH
L-glükóz
E) Sav-bázis tulajdonságok: sav-bázis skála:
savasság erős
gyenge
igen gyenge nem
bázicitás
HCl + H20 = H3O+ + ClCH3SO3H + H2O = H3O+ + CH3SO3HF + H2O = H3O+ + FHCOOH + H2O = H3O+ + HCOOCH3COOH + H2O = H3O+ + CH3COOHCN + H2O = H3O+ + CNCH3OH + H2O = H3O+ + CH3OH2O + H2O = H3O+ + OHNH3 + H2O = H3O+ + NH2CH4 + H2O = H3O+ + CH3-
gyenge
erős
pKa -2.2 -1.2 +3.2 +3.8 +4.7 +9.2 +15.5 +15.7 +33 >40
A) az elektronegativitás mint a savasság mértékét befolyásoló tényező C
< N
< O
< F elektronegativitás nő
CH3- < NH2- < OH- < Fstabilitás nő H-CH3 < H-NH2 < H-OH < H-F savas karakter nő
B) a konjugált bázis mérete mint a savasság mértékét befolyásoló tényező H-F < H-Cl < H-Br < H-I F- <
Cl- <
Br- <
savas karakter nő
I-
a konjugált bázis mérete nő
C) sav-bázis rendszerekben a konjugáció stabilizálja a konjugált bázist 1.
H3C
OH
+
H 3C
H2O
O
+
H3O O
O
2.
H3C
COOH + H2O
H 3C
H3C
C
O
O
3. H3C
SO3H
+ H2O
O H3C
1. nincs konjugáció → 2. van konjugáció → 3. van konjugáció →
+ H3O
C
O
O
S O
H3C
O
S O O
pKa~16 pKa~5 pKa~1
H 3C
S O O
+ H3O
finomhangolás I: A) az alifás lánchossz hatása karbonsavak esetén H-COOH CH3-COOH CH3-(CH2)1-COOH . . . CH3-(CH2)8-COOH
pKa 3.75 4.74 4.87
B) az alifás lánchossz hatása alkoholok esetén „H-OH” CH3-OH CH3-(CH2)1-OH iPr-OH tBu-OH -OH
pKa „15.7” 15.5 15.9 16.5 18.0 18.0
4.84
konklúzió: Az alkil-lánc hosszának növekedésével a savas karakter csökken, mivel a konjugált bázis hidratálhatósága egyre gyengébb. memo: Az alkil-csoport elektron küldő hatása tovább csökkenti a sav savi jellegét.
finomhangolás II: A. elektronvonzó csoport hatása alifás karbonsavak esetén: H-CH2-COOH I-CH2-COOH Br-CH2-COOH Cl-CH2-COOH F-CH2-COOH Cl2C-COOH Cl3C-COOH F3C-COOH
pKa 4.74 3.18 2.90 2.86 2.59 1.26 0.64 0.23
elektronszívó csoport HALOGÉN
elektronszívó csoport 4.35 EGYÉB 2.46
CH2=CH-CH2-COOH N≡C-CH2-COOH NO2-CH2-COOH
1.68
B. elektron szívó csoport hatása alifás alkoholok esetén: pKa 15.9 14.3 12.2
H-CH2-CH2-OH Cl-CH2-CH2-OH CCl3-CH2-OH memo:
C-savak savas karaktere +
H3C
CH3 +
H2O
H3C
CH2
+
H3O
H2C
CH2 +
H2O
H2C
CH
+
H3O+
HC
CH +
H2O
HC
C
+
H3O+
memo:
ammónia alifás alkohol
pKa C hibr. S-kar. 50 44 25
33 16-18
sp3 sp2 sp
~25% ~33% ~50%
finomhangolás III: O
OH
O
+
O
+
H2O
H3O+
4.19 referencia szerkezet
O-
O
memo: Ha a sav-bázis pár savi részében fokozott az elektronelszívás, az deformálja az aromás rendszer elektroneloszlását.
pKa
-
4.36 e- küldő szubsztituens CH3 O-
O
A savasságot fokozza a konjugált bázis szolvatálhatóságának Növekedése.
3.98 e- vonzó szubsztituens
Cl O
O-
3.41 e- szívó szubsztituens NO2
