Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Organické sloučeniny obsahující kyslík, dusík a síru Biologicky významné heterocykly Martina Srbová

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Organické sloučeniny obsahující kyslík, dusík a síru Biologicky významné heterocykly Martina Srbová"— Transkript prezentace:

1 Organické sloučeniny obsahující kyslík, dusík a síru Biologicky významné heterocykly Martina Srbová

2 Organické sloučeniny obsahující kyslík

3 Elektronová konfigurace atomu kyslíku 1s 2 2s 2 2p 4 Z elektronové konfigurace kyslíku vyplývá, že v molekule organické sloučeniny může být kovalentně vázán jako dvojvazný. O O

4  Ethery – sloučeniny s alkoxylovou skupinou (-OR)  Hydroxyderiváty (Alkoholy a fenoly) – mají hydroxylovou skupinu (-OH)  Aldehydy a ketony – sloučeniny s karbonylovou skupinou C = O R H R R - -  Karboxylové kyseliny – sloučeniny s karboxylovou skupinou C = O R O H R - O – H R - O – R Fenoly:-OH se přímo váže na aromatické jádro

5  OH skupina dává uhlovodíkům zvláště aromatickým lehce kyselý charakter  Prodlužováním uhlovodíkového řetězce se snižuje rozpustnost alkoholů ve vodě.  H-můstky → rozpustnost ve vodě, vyšší bod varu než alkany. I.Hydroxyderiváty

6 Vlastnosti hydroxyderivátů  Chovají se jako kyselina i jako zásada. Alkoholalkoxidový ion Alkoholoxoniový ion

7 Podle počtu –OH skupin v molekule: Monohydroxyderiváty Polyhydroxyderiváty (polyoly) Dioly (dihydroxyderiváty) Trioly (trihydroxyderiváty) Tetroly (tetrahydroxyderiváty) Hydroxyderiváty

8 Alkoholy Klasifikace podle vazebného místa v řetězci  Primární alkohol: 1 uhlík ve vazbě na uhlík s hydroxylovou skupinou  Sekundární alkohol: 2 uhlíky ve vazbě na uhlík s hydroxylovou skupinou  Terciární alkohol: 3 uhlíky ve vazbě na uhlík s hydroxylovou skupinou etanol isopropanol terc-butanol primární alkohol sekundární alkohol terciární alkohol

9 Eliminace dehydratace 2-fosfoglycerátfosfoenolpyruvát př. v glykolýze

10 Oxidace alkoholů

11

12 Metanol: silně jedovatý, oslepnutí, smrt Etanol (spiritus, líh)  Kvasné procesy cukerných šťáv rostlin za přítomnosti kvasinek při teplotě nižší než 37°C.  Nejprve excitační účinky, posléze narkotické účinky, působí jako sedativum. Návyková droga.

13  Methanol se v játrech oxiduje na formaldehyd Oxidace alkoholu v těle Metanol formaldehyd kys. mravenčí 12

14 Ethylenglykol - ethan-1,2-diol HO–CH 2 –CH 2 –OH  Používá se do nemrznoucích směsí Fridex Toxický: 50 ml, letální: 100 ml Nasládlá chut‘, rozpustný ve vodě Glycerol - propan-1,2,3-triol (glycerin) CH 2 - OH CH - OH CH 2 - OH  Uhlíková kostra glycerolu je součástí biologicky významných látek v organismu

15  Reakcí s kyselinami vznikají estery – s kyselinou dusičnou vzniká glyceroltrinitrát – tzv. nitroglycerin.  Podává se jako lék při onemocnění srdce

16  S kyselinou fosforečnou se esterifikuje primární –OH skupina na kyselinu 1-glycerofosforečnou.  Významný metabolit a strukturní složka komplexních lipidů.

17 Inositol: součást fosfolipidů (fosfatidylinositolu) Sfingosin (2-amino-4oktadien-1,3diol) součást sfingolipidů v mozku Ethanolamin: ve fosfolipidech Cholin: ve fosfolipidech Acetylcholin – přenos nervových vzruchů

18  Benzendioly Pyrokatechol - součást molekuly katecholaminů (adrenalin, noradrenalin) Resorcinol – použití jako desinfekce Hydrochinon – oxidací chinon,součást koenzymu Q (ubichinon) Fenoly pyrokatechol hydrochinon resorcinol p- benzochinon hydrochinon +2H -2H

19 II.Aldehydy a ketony (oxosloučeniny)  Společná je pro ně karbonylová skupina (polární), velmi reaktivní  Aldehydy - karbonyl na primárním uhlíku aromatické či alifatické redukční vlastnosti  Ketony - karbonyl na sekundárním uhlíku mohou být i smíšené neredukují aldehyd keton

20 Formaldehyd Methanal Acetaldehyd Ethanal Propionaldehyd Propanal Akrylaldehyd Propenal Aceton propanon Ethylmethylketon Butanon Cyclohexanon Glyoxal Ethandial Benzaldehyd Cinnamaldehyd 3-phenylpropenal Acetophenon Methylphenylketon Benzophenon Diphenylketon Přehled běžných aldehydů a ketonů

21 NUKLEOFILNÍ ADICE

22 Tvorba poloacetálů (hemiacetálů)  Reakce alkoholu s aldehydem nebo s ketonem.  -OH skupina akoholu se váže na karbonylovou skupinu aldehydu nebo ketonu. polocetálový hydroxyl  Vznik poloacetalu je zejména významný u sacharidů a je příčinou vzniku jejich cyklické struktury.

23

24 Reakce aldehydů a ketonů s aminy Aldehydy a ketony reagují s primárními aminy za vzniku iminů - Schiffovy báze: transaminace (pyridoxalfosfát) neenzymatické glykace při diabetu R-CHNH 2 -COO - pyridoxalfosfátpyridoxalfosfát +AMK

25 glukoneogeneze Aldolová kondenzace

26  Funkční skupina je -COOH  Podle počtu –COOH skupin rozlišujeme: mono-, di-, tri- až polykarboxylové kyseliny.  Karboxylová skupina je polární a vytváří proto pevné vodíkové můstky III.Karboxylové kyseliny Nukleofilní substituce (esterifikace)

27 Monokarboxylové kyseliny Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Všeobecná fakultní nemocnice v Praze, VzorecTriviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli HCOOHMravenčímetanováformicumformiát CH 3 COOHOctováetanováaceticumacetát CH 3 CH 2 COOHPropionovápropanová propionát CH 3 (CH 2 ) 2 COOHMáselnábutanovábutyrát (CH 3 ) 2 CHCOOHIsomáselnáisobutanováisobutyrát CH 3 (CH 2 ) 3 COOHValerovápentanovávalerát CH 3 (CH 2 ) 14 COOHPalmitováhexadekanová palmitát

28 Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Všeobecná fakultní nemocnice v Praze, Monokarboxylové kyseliny VzorecTriviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli CH 3 (CH 2 ) 16 COOHStearováOktadekanovástearát CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH- (CH 2 ) 7 COOH Olejová oleát CH 2 =CHCOOHAkrylová2-en 1- propanová akrylát Benzoová benzoicumbenzoát

29 Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Všeobecná fakultní nemocnice v Praze, Dikarboxylové kyseliny VzorecTriviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli HOOC-COOHšťavelová1,2-ethandiováoxalicumoxalát HOOC-CH 2 -COOHmalonovápropan-1,3- diová malonicummalonát HOOC-(CH 2 ) 2 - COOH jantarovábutan-1,5- diová succinisumsukcinát HOOC-(CH 2 ) 3 - COOH glutarovápentan-1,5- diová glutamicumglutarát maleinovácis-but-2-en- 1,5-diová maleinát fumarovátrans-but-2-en- 1,5-diová fumarát ftalováo-benzendiová ftalát

30 acylová skupina esteramid acylhalogenidanhydrid thioester Funkční deriváty karboxylových kyselin OH

31 Substituční deriváty karboxylových kyselin Hydroxykyseliny k. mléčná k. jablečná k. citrónová laktát malát citrát k.acetylosalicylová p-aminosalicylová

32 k. oxalooctová k  -ketoglutarová oxalacetát  -ketoglutarát pyruvát enolformaketoforma k. pyrohroznová Ketokyseliny spontánně

33 Organické sloučeniny obsahující dusík

34 Typy vazeb v dusíkatých sloučeninách: 2 Dusíkaté sloučeniny 1s 2 2s 2 2p 3

35 Nitroderiváty: R-NO 2  Substituce vodíku nitroskupinou (NO 2 )  Vznik nitrací uhlovodíků (HNO 3 )  Příklad: chloramfenikol (antibiotikum)trinitrotoluen CH 3

36  Organické deriváty amoniaku  bazické a nukleofilní (volný elektronový pár dusíku)  tvoří vodíkové můstky (velká polarita)  tvorba nitrosoaminů Aminy: R-NH 2 -NH 2 -NH- -N-

37 Význam aminů: Nejdůležitější organické zásady Význam v biochemii:  kvartérní amoniové báze  biogenní aminy  aminokyseliny  proteiny  alkaloidy

38 Kvartérní amoniové báze: Cholin:  součást fosfolipidů (fosfatidylcholin - lecitin) Acetylcholin:  neurotransmiter

39 Biogenní aminy:  dekarboxylace aminokyselin  součástí biomolekul, neurotransmitery AminokyselinaAminFunkce SerinEthanolaminFosfolipidy CysteinThyoethanolaminKoenzym A ThreoninAminopropanolVitamin B 12 Aspartátβ-alaninKoenzym A Glutamátγ-aminobutyrátNeurotransmiter (GABA) HistidinHistaminMediátor, neurotransmiter DopaDopaminNeurotransmiter 5-hydroxytryptofanSerotoninMediátor, neurotransmiter

40 Biogenní aminy – příklady:

41 Adrenalin a amfetaminy: Katecholaminy (adrenalin a noradrenalin)  biogenní aminy s katecholovou skupinou odvozeny od tyrozinu  hormony (syntéza dřeň nadledvin), neurotransmitery (sympatikus) Amfetaminy  účinek jako katecholaminy  stimulační účinek (zneužívání)

42 Alkaloidy:  aminy původně získané z přírodních zdrojů  významné biologické vlastnosti Příklady: Atropin – blokuje acetylcholinové receptory Kokain – stimulující účinek Reserpin – sedativum Efedrin – bronchodilatátor, snižuje překrvení sliznic

43 Opium a opiáty: = morfinové alkaloidy  významné látky v medicíně, návykové  váží se na opiové receptory Příklady: Opium, morfin – tišení bolesti, z máku Kodein – analgetikum, proti kašli Heroin – syntetizován z morfinu Hledání podobných látek bez návyku:

44 Amidy: R-CO-NH 2  deriváty karboxylových kyselin (aminoskupina na karbonylovém uhlíku) Vlastnosti:  nejsou bazické (karbonylová skupina – delokalizace elektronového páru)  vznik peptidové vazby –NH 2 + HOOC- (enzymaticky katalyzované)  stabilita proti hydrolýze (peptidová vazba stabilní, enzymatická hydrolýza )

45 Asparagin, glutamin: Vznik peptidové vazby:

46 Karbamát a močovina = amidy kyseliny uhličité (H 2 CO 3 ) Karbamoylfosfát - součástí vzniku močoviny a pyrimidinů

47 Močovina  konečný produkt metabolismu proteinů u savců  vznik v játrech (cyklus močoviny)  dobře rozpustná ve vodě (vylučování močí)  biuretová reakce (průkaz močoviny, peptidové vazby) – zahřívání - biuret v alkalickém prostředí s Cu 2+ fialový

48 Kreatin Ve svalech, přenos energie pro svalovou činnost Kreatinin Vzniká ve svalech neenzymaticky z kreatinu Vylučován močí

49 Barbituráty  Deriváty kyseliny barbiturové:  Sedativa, hypnotika, narkotika

50 Iminy: R-C=N-R Schiffovy báze  funkční skupiny obsahující dvojnou vazby mezi C a N, další skupiny vázané na N Mechanismus transmaninace: R-CHNH 2 -COO - pyridoxalfosfátpyridoxalfosfát +AMK

51 Organické sloučeniny obsahující síru

52 Sirné sloučeniny Podobné kyslíkatým sloučeninám

53 Thioly: R-SH (sulfhydrylová skupina) Vlastnosti:  Netvoří vodíkové můstky  Silnější kyseliny než alkoholy  Snadno oxidovatelné → disulfidy Příklady: Cystein

54 Disulfidy: R-S-S-R Disulfidické můstky mezi cysteiny  disulfidický můstek důsledek oxidace dvou -SH skupin (vratná reakce)  terciární struktura proteinů!

55 Glutathion  antioxidant (odstranění volných radikálů) Gly Cys Glu Gly Cys Glu Gly Cys SH Glu S Oxidovaný (dimer, disulfid) Redukovaný (monomer) + H 2 O Glutathione peroxidasa Glutathione reductasa + R-O-O-H + NADPH

56 Příklad: Methionin S-Adenosylmethionin (SAM) = sulfoniový ion  reaktivní metylová skupina (metylační agens)! Sulfidy: R-S-R

57 Sulfonové kyseliny: R-SO 3 H Příklady: Taurin = derivát cysteinu Sulfonamidy  důležitá chemoterapeutika sulfanilamid

58 Biologicky významné heterocykly

59 Název StrukturaBiologicky významné deriváty Furan Furanosy (cukry) Pyrrol Porfin (hem, vit. B 12 - kobalamin) Bilirubin Prolin, Hydroxyprolin Indol Tryptofan, Serotonin, Melatonin LSD, Psilocybin Imidazol Histidin, Histamin Biotin (vit. H)

60 Název StrukturaBiologicky významné deriváty Thiazol Thiamin (vit. B 1 ) Penicilin Pyran Pyranosy (cukry) Benzopyran Tokoferol (vit. E) Pyridin Nikotinamid (vit. B 2 ) Pyridoxal (vit. B 6 )

61 Název StrukturaBiologicky významné deriváty Pyrimidin Pyrimidinové báze (U,T,C) Fenobarbital Vit. B 1 Purin Purinové báze (A,G) Hypoxanthin Kofein Kyselina močová Pteridin Kyselina listová (vit. B 9 ) Isoalloxazin Riboflavin (vit. B 2 )

62 Hem  součástí hemoglobinu, myoglobinu, cytochromů  4 pyrolová jádra + Fe 2+  váže kyslík - přenos do tkání Bilirubin  degradační produkt hemu  exkrece žlučí Pyrrol

63 Tryptofan  aminokyselina (prekurzor syntézy serotoninu a melatoninu) Serotonin  neurotransmiter (ovlivňuje náladu)  léky zvyšující hladinu serotoninu v mozku (léčba deprese) Melatonin  hormon (reguluje cyklus spánek/bdění)  ochranný účinek na organismus Indol

64 Histidin  aminokyselina (prekurzor syntézy histaminu) Histamin  neurotransmiter (alergická reakce - vasodilatace, bronchospasmus)  antihistaminika Biotin (vit. H)  v játrech, vejcích, luštěninách, ořechách, pivu  funkce: karboxylace CO 2 Imidazol

65 Thiamin (vit. B 1 )  v obilí, vepřovém masu, pivu  nedostatek (choroba beriberi)  funkce: např. oxidativní dekarboxylace Tokoferol (vit. E)  v cereáliích, játrech, vejcích, slunečnicovém oleji  funkce: antioxidant hydroxyalkyl reagující funkční skupina

66 Nikotinamid (niacin)  v masu, ovoci, zelenině, pivu  nedostatek (choroba pelagra) Pyridoxin (vit. B 6 )  v masu, zelenině, obilovinách  funkce: metabolismus aminokyselin NADH  funkce: součástí NADH a NADPH (oxidoredukční reakce) NAD + NH 2 Pyridin

67 Pyrimidinové báze  součást nukleových kyselin UracilThymin Cytosin (RNA)(DNA) (RNA i DNA)

68 Purinové báze  součást nukleových kyselin, ATP, NADP, FAD, CoA  degradace purinových nukledotidů → kys. močová Adenin Guanin (RNA i DNA) ATP Kys. močová

69 Kyselina listová  v zelené zelenině, játrech  nedostatek (megaloblastická anémie)  funkce: transfer C-zbytků (např. syntéza nukleotidů) Riboflavin  v mléku, vejcích riboflavin  funkce: součástí FMN a FAD (oxidoredukční reakce) FADH 2 FAD

70 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Organické sloučeniny obsahující kyslík, dusík a síru Biologicky významné heterocykly Martina Srbová"

Podobné prezentace


Reklamy Google