Lékařská chemie a biochemie 2. ročník - zimní semestr Organická chemie Lékařská chemie a biochemie 2. ročník - zimní semestr © Ústav lékařské biochemie a laboratorní diagnostiky, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Všeobecná fakultní nemocnice v Praze, 2005 - 2015
Syntéza močoviny (Wöhler 1828) (Termický přesmyk) Friedrich Wöhler (1800-1982): Organická látka z anorganických sloučenin Jan Horbaczewski (1854-1942): Lékařskou fakultu vystudoval ve Vídní u prof. Ludwiga, Zakladatel Ústavu lékařské chemie 1883 Syntéza kys. močové (Horbaczewski 1882-28 let) močovina + glycin + (teplo) = Kyselina močová (malý výtěžek reakce) (objevena 1776 Schulzem) Organická chemie 2014/2015
Syntéza kys. močové (Horbaczewski 1882) Kys. akrylová Kyselina močová Během dalších pokusů prokázal, že kyselina močová vzniká pouze při rozpadu jaderných buněk, nikoliv bezjaderných (např. erytrocyty) Dále se mu podařilo oddělit od kyseliny močové xantin a další purinové báze a a správně předpokládal, že kyselina močová z nich vzniká. Organická chemie 2014/2015
Vazby v organických sloučeninách Polarita vazeb závisí na rozdílu elektronegativit. Zastoupení polárních a nepolárních vazeb významně ovlivňuje výsledné vlastnosti organické sloučeniny Délka vazby a vazebná energie - příklady Typ vazby Energie [kJ.mol-1] Délka [pm] C-C 347 154 C=C 611 133 CC 837 120 C-H 414 106 C-N 293 147 CN 891 116 C-O 352 143 C=O 732 122 N-H 389 101 O-H 464 100 Hodnoty energií jsou přibližné („průměrné“). V molekulách podléhají vlivům okolních struktur, tj. ostatních částí dané molekuly. Existují také vazby hybridní (zlomkové) (jako např. v benzenu), které mají charakter 1,5 násobné vazby. Organická chemie 2014/2015
Stereochemie (prostorová struktura organických sloučenin) - Vzorce organických sloučenin Konstituce: Vnitřní stavba molekuly organických sloučenin Sumární (souhrnné) vzorce jsou v org. chemii téměř nepoužitelné, protože neposkytují informace o vnitřním uspořádání molekuly. Např. C2H6O může být: Ethanol (CH3-CH2-OH) Dimethylether (CH3-O-CH3) Proto se používají vzorce strukturní, znázorňující všechny vazby mezi atomy. Nevýhodou je u složitějších sloučenin jejich nepřehlednost. Proto se nejčastěji používají vzorce racionální, ve kterých jsou vyznačeny pouze vazby nutné pro jednoznačné určení konstituce - vyjádření prostorového uspořádání. Pro zcela přesné vyjádření prostorového uspořádání molekuly organických sloučenin je nutné používat perspektivní vzorce (odlišně vyznačené vazby směřující nahoru, dolů, dopředu, dozadu). Nejlepší je použití modelů, díky kterým se podařilo vyřešit např. strukturu DNA (Watson a Crick - Nobelova cena za chemii). Díky počítačům lze předpokládat značné zjednodušení práce s modely. Organická chemie 2014/2015
Isomerie I. Isomery: sloučeniny, které mají stejný sumární (molekulární) vzorec, ale odlišnou strukturu (prostorové uspořádání) molekuly Základní typy isomerie: Konstituční: Izomery se liší konstitucí, tj. prostorovým uspořádáním nebo způsobem vazby atomů v molekule Řetězová: Butan, isobutan (uspořádání řetězce) Polohová: Skupin: 1-propanol, 2-propanol násobných vazeb: 1-buten, 2-buten Tautomerie - Isomery se liší polohou vodíku a dvojné vazby acetamid (Amid kyseliny octové) Mezi oběma tautomery se ustavuje dynamická rovnováha. Organická chemie 2014/2015
Isomerie II. Nejznámější je keto-enol-tautomerie Keto (oxo) forma Kyselina acetooctová enol forma Konformace molekuly je dána volnou otáčivostí okolo jednoduchých vazeb. U složitějších molekul je teoreticky možné velké množství konformací; omezení představuje energetická výhodnost a vznik slabých vazeb (vodíkové můstky, iontové a nepolární interakce). Organická chemie 2014/2015
Isomerie III. Konfigurační: Isomerie se liší prostorovým uspořádáním, přičemž pořadí a způsob vazby atomů v molekule zůstávají stejné. Odlišná konfigurace může být podmíněna dvojnou vazbou (cis-trans isomerie) nebo přítomností chirálního centra (asymetrického uhlíku C*). cis-trans (geometrická) isomerie je důsledkem nemožnosti rotace okolo dvojné vazby (brání tomu vazební -orbitaly). cis-2-buten trans-2-buten Organická chemie 2014/2015
Isomerie VI. Asymetrický uhlík má každou vazbu obsazenou jiným jednovazným atomem či skupinou atomů, proto nemá příslušná struktura rovinu symetrie. Existují proto dvě možná prostorová uspořádání, které jsou ve vztahu jako předmět a jeho zrcadlový obraz.Při jejich rozlišování se vychází ze struktury glyceraldehydu: D- L- D- a L- isomery se vyznačují stejnou chemickou reaktivitou, biochemicky se ale od sebe liší (reakce s enzymy či protilátkami) Sloučeniny obsahující asymetrický uhlík vykazují optickou otáčivost a vyskytují se jako optické antipody - enantiomery. Otáčivost značíme (+) - doprava a (-) - doleva. Směr otáčivosti nesouvisí s označením D- a L- !!!!! Organická chemie 2014/2015
Klasifikace organických sloučenin Organické sloučeniny alifatické cyklické nasycené (jednoduché vazby) nenasycené (násobné vazby) Isocyklické (karbocyklické, jen C) Heterocyklické (v kruhu i jiné atomy než C) Alicyklické Aromatické (konjugované dvojné vazby v kruhu) Nasycené nenasycené Nasycené nenasycené aromatické Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější areny I Benzen Naftalen Antracen Tetracen (částečně hydrogenovný „tetracyklin“) Fenanthren Cyklopentanoperhydrofenanthren-základ stereoidů Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější areny II Pyren Benzpyren (silně karcinogenní) Benzo[a]pyren Bifenyl (Polychlorované bifenyly -toxické pro CNS dětí) Difenylmethan základ DDT – p,p’-dichlor difenyl trichlorethan Organická chemie 2014/2015
Halogenderiváty uhlovodíků Jeden nebo více vodíků nahrazeno halogenem (X = F, Cl, Br, I) Vazba málo polární - nerozpustné ve vodě, dobře v nepolárních rozpouštědlech. Většina těchto látek jsou těkavé kapaliny, které jsou dobrými nepolárními („organickými“ či „tukovými“) rozpouštědly. Chemicky jsou silně reaktivní, zvláště s nukleofilními činidly. Využití: Rozpouštědla - Tetrachlormethan, chlorid uhličitý CCl4 (toxický karcinogenní) S vodou produkuje fosgen COCl2 Freony (Fluorchloralkany) - CCl3F, CCl3F, CCl2F2 a další v chladicích strojích - poškozují ozonosféru Umělé hmoty - PVC, syntetický kaučuk, teflon Chloroform CCl3H - toxický, Bromoform CBr3H - proti kašli, Jodoform CI3H - desinfekce, antiseptikum, dále při průkazu acetonu (jodoformová reakce) Anestetika - lokální - dříve ethylchlorid CH3CH2Cl („kelen“ - zmrazování) Celková - Trichloretylen CHCl=CCl2 (narcogen) Halotan CF3-CHBrCl Biologicky aktivní látky - hormóny štítné žlázy (trijódthyronin, tetrajodthyronin=thyroxin) starší insekticidní látky - DDT, HCH (hexachlorcyklohexan-Lindan) - dnes se nesmí používat Organická chemie 2014/2015
Hydroxyderiváty (alkoholy, fenoly) Hydroxylová skupina -OH dává uhlovodíkům, zvláště aromatickým lehce kyselý charakter (pozor - neplést s hydroxidy!!!) Vazba C-OH je kovalentní, ale silně polární, takže mohou vznikat vodíkové můstky. Proto se nižší alkoholy dobře mísí s vodou a teprve u vyšších převládne nepolární charakter postranního řetězce (pentanol - amylalkohol) Názvosloví: U alifatických - uhlovodík + -ol (methanol, ethanol) U aromatický převládá spíše triviální Organická chemie 2014/2015
Hydroxyderiváty (alkoholy, fenoly) Hydroxyskupina alkoholů je silně reaktivní. S alkalickými kovy dává alkoholáty C2H5OH + Na = C2H5ONa + 1/2H2 S kyselinami dávají estery s minerálními kyselinami vznikají: R-OH + H-X = R-X + H2O s organickými kyselinami vznikají: Esterifikace je typická vratná reakce - může probíhat štěpení esterů na alkohol a kyselinu (hydrolyticky) - běžná reakce v živých organismech. Organická chemie 2014/2015
Alkoholy a fenoly I Metanol: CH3OH silně jedovatý, oslepnutí a smrt Etanol: CH3 CH2OH - euforisace, narkotické účinky. Návyková droga - nejčastější toxikomanie. Velké dávky otrava smrt U vyšších alkoholů - propanol, butanol, pentanol se objevují isomery. Vyšší alkoholy mohou být součástí lipidů. Vícefunkční alkoholy: 1,2-etandiol (etylenglykol) HO-CH2-CH2-OH Prudce jedovatý, těžké otravy, poškození ledvin. Glykoly jsou součástí nemrznoucích směsí v chladičích aut („Fridex“) - nasládlá chuť - rozpustné ve vodě. 1,2,3-propantriol (glycerol) Je součástí většiny tuků v organismu. Organická chemie 2014/2015
Alkoholy a fenoly II Cyklohexanol (inositol): Biologicky významná látka podobná vitaminům Fenol: (slabá kyselina) Jedovatý, leptá !!! Hydrochinon (1,4-benzendiol) Parabenzochinon (oxidoredukční systémy) Organická chemie 2014/2015
Biologicky významné alkoholy I Sfingosin (sfingenin) 2-amino-4-oktadien-1,3-diol - 18-uhlíkový alkohol obsažený ve složitých lipidech, zvláště mozkových Ethanolamin: HO-CH2-CH2-NH2 Obsažen v lipidech Cholin Obsažen v lipidech. Jeho ester s kyselinou octovou je důležitý pro přenos nervových vzruchů. Silně basický, kvarterní amoniová base. Organická chemie 2014/2015
Biologicky významné alkoholy II Mezi alkoholy můžeme řadit i vitaminy rozpustné v tucích (mimo vitaminu K) vitamin A - retinol vitamin E - tokoferol vitamin D - cholekalciferol a ergokalciferol Budou podrobně probrány v kapitole stereoidy a isoprenoidy Organická chemie 2014/2015
Aldehydy a ketony (oxoderiváty) I Karbonylová skupina společná pro ketony - karbonyl na sekundárním uhlíku aldehydy - karbonyl na primárním uhlíku Aldehydy mohou být alifatické či aromatické, ketony smíšené. Karbonylová skupina je polární, proto dobrá mísitelnost s polárními rozpouštědly. Charakter skupiny ale neumožňuje vznik velkých shluků molekul pomocí vodíkových můstků. Proto je bod varu nižší než u odpovídajících alkoholů, ale vyšší než u odpovídajících uhlovodíků. Většina aldehydů a ketonů je za normální teploty (pokojové, laboratorní v našich krajích 25 oC- 298 K) (s výjimkou formaldehydu H2CO) kapalná. Organická chemie 2014/2015
Aldehydy a ketony (oxoderiváty) II Jsou velmi reaktivní a snadno probíhá adice na karbonyl. Důležitá je tvorba poloacetalu (viz cukry). Rozdíl: Aldehydy mají redukční vlastnosti - snadno se oxidují na karboxylové kyseliny X Ketony neredukují. Aromatické aldehydy tvoří s primárními aminy Schiffovy base Benzaldehyd Methylamin Benzylidenmethylamin (Schiffova Base) Významné při transaminacích - Schiffovu bázi tvoří pyridoxalfosfát s aminoskupinou aminokyselin Organická chemie 2014/2015
ETHERY Obecný vzorec: R-O-R’ Netvoří vodíkové vazby, proto bod varu nižší než u odpovídajících alkoholů: CH3OH CH3-O-CH3 Rel. mlk hmotnost 32 46 Bod varu [oC] 65 -24 Jsou téměř nepolární. Vyšší, např. diethylether, slouží k extrakci nepolárních látek z vodných roztoků. Používá se hlavně diethylether: CH3-CH2-O-CH2-CH3 Pozor - páry jsou vysoce explozivní. Na světle a za přístupu vzduchu dochází k tvorbě výbušných peroxidů. Nutno uchovávat v tmavých lahvích a stabilizovat (např. diefenylaminem) Organická chemie 2014/2015
ETHERY II Z aromatických etherů má význam: Guajakol (1-hydroxy-methoxybezen) Součást sirupů proti kašli. Gujacuran 1-(2methoxyfenoxy)-2,3-propandiol Lék uklidňující a uvolňující svalové napětí Organická chemie 2014/2015
Karboxylové kyseliny I Charakteristická skupina: Karboxyl Podle počtu těchto skupin je dělíme na mono-, di-, tri- a polykarboxylové. Jedná se o poměrně slabé kyseliny (pKA = 4-5). Karboxyly mezi sebou vytváří vodíkové můstky, a proto se karboxykyseliny vyskytují ve formě dimerů. Organická chemie 2014/2015
Karboxylové kyseliny II Hydroxylová skupina karboxylu v důsledku přesunu elektronů snadno odštěpuje proton, což je příčinou kyselosti karboxykyselin. Na sílu karboxykyselin má vliv nejen tato vlastnost karboxylu, ale i zbytek molekuly karboxykyseliny a počet karboxylů či dalších substituentů v molekule karboxylové kyseliny. Organická chemie 2014/2015
Karboxylové kyseliny III Označování uhlíků v molekule: R-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 5 4 3 2 1 Vlastnosti: tvorba solí možnost dekarboxylace, tj. odštěpení CO2 za vzniku uhlovodíku o 1 uhlík kratší (běžná reakce v biochemii, v průmyslové organické chemii velmi zřídkavá). reakce karboxylu za vzniku funkčních derivátů karboxylových kyselin substituce na uhlovodíkovém zbytku substituční deriváty karboxylových kyselin Radikál vzniklý odtržením -OH skupiny karboxylu nazýváme obecně ACYL. Jednotlivé radikály pak odvozujeme z názvu kyseliny koncovkou -YL. Formyl Acetyl Organická chemie 2014/2015
Monokarboxylové kyseliny I Vzorec Triviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli HCOOH* Mravenčí metanová formicum formiát CH3COOH Octová etanová aceticum acetát CH3CH2COOH Propionová propanová propionát CH3(CH2)2COOH Máselná butanová butyrát (CH3)2CHCOOH Isomáselná isobutanová isobutyrát CH3(CH2)3COOH Valerová pentanová valerát CH3(CH2)14COOH Palmitová hexadekanová palmitan Organická chemie 2014/2015 *Vlastnosti aldehydu - redukuje
Monokarboxylové kyseliny II Vzorec Triviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli CH3(CH2)16COOH Stearová Oktadekanová stearan CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH Olejová oleán CH2=CHCOOH Akrylová 2-en 1-propanová akrylát Benzoová benzoicum benzoát Organická chemie 2014/2015
Dikarboxylové kyseliny Neplést malát-maleinát-malonát Vzorec Triviální název kyseliny - česky Systematický název kyseliny - česky Latinský název kyseliny - acidum název soli HOOC-COOH šťavelová 1,2-ethandiová oxalicum oxalát HOOC-CH2-COOH malonová propan-1,3-diová malonicum* malonát* HOOC-(CH2)2-COOH jantarová butan-1,5-diová succinisum sukcinát HOOC-(CH2)3-COOH glutarová pentan-1,5-diová glutamicum glutarát maleinová* cis-but-2-en-1,5-diová maleinát* fumarová trans-but-2-en-1,5-diová fumarát ftalová o-benzendiová ftalát Organická chemie 2014/2015
Trikarboxylové kyseliny cis-akonitová kyselina, důležitý metabolit Krebsova cyklu, sůl: cis-akonitát citronová kyselina, důležitý metabolit Krebsova cyklu, sůl: citrát Další viz substituční deriváty karboxylových kyselin Organická chemie 2014/2015
Substituční deriváty karboxylových kyselin I Halogenkyseliny - trichloroctová, monofluoroctová – jed Hydroxykyseliny - biochemicky a lékařsky významné! mléčná (laktát) pyrohroznová -hydroxypropionová (pyruvát) Hydroxypropionová Ketokyselina Organická chemie 2014/2015
Substituční deriváty karboxylových kyselin II - a -hydroxykyseliny esterifikují uvnitř molekuly - vzniká cyklický ester - lakton - lakton Př. vitamin C = kyselina L-askorbová = dehydrolakton kys. gulonové Kyselina uhličitá nejjednodušší hydroxykyselina Hydroxyl Karboxyl Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější hydroxykyseliny I 1) Kyselina mléčná, acidum lacticum, laktát ( L a D forma) Kys. 2,3-dihydroxypropanová Glykolýza (1 i 2) 2) Kyselina glycerová, sůl glycerát 3) Kyselina jablečná, acidum malicum, malát (kys. 2-hydroxybutandiová) (citrátový cyklus) 4) Kyselina vinná, acidum tartaricum, tartarát Kyselina (+) vinná „pravo“ vinná Kyselina (-) vinná „Levo“ vinná Mesovinná Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější hydroxykyseliny II 5) Kyselina citronová, acidum citricum, citrát kys. isocitronová, isocitrát 6) kys. salicylová kys. acetylsalicylová kys. p-aminosalicylová široké využití v lékařství Acylpyrin (aspirin) Lék proti tuberkulóze Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější hydroxykyseliny III Kys. sulfosalicylová velmi citlivá reakce na průkaz bílkovin (princip denaturace) 7) kyselina gentisová Antirevmatikum Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější ketokyseliny I 1) Kyselina pyrohroznová, acidum pyruvicum, Pyruvát CH 2 C COOH OH O 3 Enolforma Ketoforma (Pro biochemii jedna z nejdůležitějších kyselin!!) (keto-, enol- tautomerie) Aceton 2) Kyselina acetoctová, acidum acetaceticum, acetoacetát Acetoacetát vzniká při odbourávání tuků (MK) 3) Kyselina oxaloctová, -, oxalacetát Důležitá součást citrátového cyklu Organická chemie 2014/2015
Nejdůležitější ketokyseliny II 4) Kyselina -ketoglutarová, -, -ketoglutarát COOH CH 2 C O Důležitý metabolit citrátového cyklu, mohou z něj vznikat AMK (glutamová) a látky potřebné pro syntézu porfyrinů (hem) -CO2 spojuje metabolismus bílkovin a sacharidů 5) Kyselina oxaljantarová, ac. oxalsuccinicum, oxalsukcinát COOH CH 2 C O Metabolit citrátového cyklu, vzniká z isocitrátu a dekarboxylací se přeměňuje na -ketoglutarát Organická chemie 2014/2015
Dusíkaté deriváty uhlovodíků I. Nitrosloučeniny R-NO2 Často jsou jedovaté, významné hlavně v průmyslové chemii. Možnost otrav. Příklady: Nitroethan: CH3-CH2-NO2 Trinitrotoluen: Nitrobenzen: V přírodě se téměř nevyskytují Výjimka: Chloramfenikol (Antibiotikum ze streptomyces venezuelae) Nitroglycerin: nesprávný název, jedná se o glycerolnitrát - ester glycerolu s kyselinou dusičnou, nejedná se o nitrosloučeninu! Organická chemie 2014/2015
Dusíkaté deriváty uhlovodíků II. Aminy Primární Sekundární Terciární Kvartérní amoniové zásady (baze) Jsou to vlastně organické deriváty amoniaku, proto mají většinou zásaditý (basický) charakter. Aminoskupina je výrazně polární. Mezi aminy patří řada biologicky významných látek - aminokyseliny, biogenní aminy (výrazný fysiologický účinek), alkaloidy (toxické a léčivé látky rostlinného původu), syntetické léčivé látky. Organická chemie 2014/2015
Reakce sekundárních aminů s kyselinou dusitou (dusitany) za přítomnosti HClNitrosaminy Nitrosaminy mají kancerogenní účinky!!! Některé významné aminy Anilin jedovatý - průmyslové otravy Ethylen Diamino Tetra Octová (Acetic) kyselina EDTA - vápenatá sůl této kyseliny slouží jako protijed při otravách těžkými kovy Chelaton II a III - významné v analytické chemii Cholin - Aminoalkohol Organická chemie 2014/2015
Biologicky významné aminy Dopamin Noradrenalin Adrenalin … a jim podobné alkaloidy a léky Isoprenalin Amfetamin (Psychoton) Efedrin Meskalin Syntetické léky Alkaloidy Podobnost struktury a účinku!! Organická chemie 2014/2015
Funkční deriváty karboxylových kyselin X-halogen Acylhalogenid Nitril Amid Anhydridy Estery Thioestery Acylhalogenidy - využití v organické syntéze Anhydridy - využití v organické syntéze Estery - nízká polarita, nevznikají vodíkové můstky. Rozpouštědla. Lipidy! Thioestery - acetylkoenzym A Amidy - močovina, nikotinamid, amidy AMK Nitril - kyanovodík - nitril kyseliny mravenčí - jed! Organická chemie 2014/2015
Funkční deriváty karboxylových kyselin-deriváty kyseliny uhličité I 1) Halogenderiváty - fosgen - jedovatý!!! Dichlorid kyseliny uhličité: 2) Amidy Diamid kyseliny uhličité = močovina: Monoamid kyseliny uhličité = kyselina karbamová (Nestálý, existuje jen jako fosfát) Důležitý při biosyntéze Zbytek kyseliny močoviny fosforečné Organická chemie 2014/2015
Funkční deriváty karboxylových kyselin-deriváty kyseliny uhličité II 3) Estery kyseliny karbamové = Urethany mají uklidňující a uspávající účinek, jsou dosti toxické, takže dnes se až na jednu výjimku neužívají: 2-methyl-2-propyl-1,3-propandiolkarbamát MEPROBAMAT Organická chemie 2014/2015
Deriváty močoviny I 1) Biuret - vzniká zahříváním močoviny za odštěpení amoniaku biuret 2) Guanidin (iminomočovina)-kyslík nahrazen iminoskupinou =NH vzniká oxidativním štěpením guaninu Jeho deriváty - aminokyselina Arginin (viz Aminokyseliny) Kreatin - Kys. N - methylguanidinoctová Jsou důležité pro přenos energie ve svalu Organická chemie 2014/2015
Deriváty močoviny II Z kreatinu vzniká jeho anhydrid kreatinin Kreatinin již není pro sval použitelný, ale protože je vylučován ledvinami, využívá se v klinické biochemii pro sledování jejich funkce („clearance“ kreatininu).- to clear = očistit Organická chemie 2014/2015
Ureidy I odvozují se z karboxylových kyselin náhradou hydroxyskupiny zbytkem močoviny (analogie amidů): kyselina octová močovina ureid kys. octové (acetylmočovina) Řada ureidů patří mezi významné léky, např. Bromisoval (sedativum) Ureid kys. -bromisovalerové Organická chemie 2014/2015
Ureidy II S dvojsytnými kyselinami mohou vznikat cyklické ureidy, jež je možné řadit mezi heterocyklické sloučeniny.: Kyselina malonová močovina kys. barbiturová Od kyseliny barbiturové se odvozuje množství léků s uklidňujícím, hypnotickým a ve větších dávkách i narkotickým účinkem - Barbituráty Organická chemie 2014/2015
Kys. -lipoová- (6,8-dithiooktanová) Sirné deriváty I 1) Thioalkoholy (a thiofenoly): Dimercaptol (BAL) vazba na těžké kovy AMK Cystein 2) Thioethery (sulfidy): „yperit“ 3) Disulfidy: disulfidové můstky (bílkoviny) Kys. -lipoová- (6,8-dithiooktanová) Redukovaná forma Oxidovaná forma AMK Cystin Organická chemie 2014/2015
Sirné deriváty II 4) Sulfonové kyseliny: kyselina sulfosalicylová (viz hydroxykyseliny) 5) Sulfony: Sulfonamidy (protimikrobní chemoterapie) 6) Sirné heterocykly: thiofen (pětičetný kruh 1-heteroatom S), thiazol, fenothiazin Organická chemie 2014/2015
Sulfonamidy (chemoterapeutika) Sulfony - deriváty kyseliny sulfanilové která je antagonistou kyseliny paraaminobenzoové (PABA) 4-aminobenzoová „vitamin H“ PABA je nezbytným růstovým faktorem bakterií sulfanilamid sulfaguanidin sulfathiazol Organická chemie 2014/2015
Heterocykly - Základní struktury I (Jsou v učebnici pro III Heterocykly - Základní struktury I (Jsou v učebnici pro III. ročník gymnázia) Organická chemie 2014/2015
Heterocykly - Základní struktury II (Jsou v učebnici pro III Heterocykly - Základní struktury II (Jsou v učebnici pro III. ročník gymnázia) Organická chemie 2014/2015
Heterocykly - Základní struktury III (Jsou v učebnici pro III Heterocykly - Základní struktury III (Jsou v učebnici pro III. Ročník gymnázia) Organická chemie 2014/2015
Heterocykly - Základní struktury IV Pětičlenný kruh Furan (furanosy) hydroxyderiváty-sacharidy Thiofen hydrogenovaný - základ biotinu vitamin H Pyrrol základ cyklických i lineárních tetrapyrrolů - porfyrinů - hem, žlučová barviva I v kombinaci s benzenem: Benzopyrol (indol) Tryptamin AMK Tryptofan 5-hydroxytryptamin „biogenní aminy“ – fyziologicky velmi účinné látky Námelové alkaloidy (ovlivňují tonus hladkého svalstva (děloha-porodnictví) a LSD - diethylamid kys. lysergové (halucinogenní látka (chemicky navozená psychóza)) Organická chemie 2014/2015
Aflatoxin B1 Toxická a kancerogenní látka z plísně Aspergillus flavus, která roste na potravinách (zvl. podzemnice olejná - „buráky“, ale i na jiných). Biotin (vitamin H) Nezbytný při karboxylačních reakcích (vestavování CO2 do organických kyselin) - prostetická skupina enzymů Kyselina dehydro-L-askorbová Neenzymový přenos vodíku Kyselina L-askorbová -vitamin C Organická chemie 2014/2015
její diethylamid = LSD (halucinogen) Indol (benzopyrrol) Ergometrin (námelový alkaloid) Kyselina lysergová její diethylamid = LSD (halucinogen) Organická chemie 2014/2015
Heterocykly pětičlenné se dvěma heteroatomy 1H-pyrazol antipyretika (antipyrin, amidopyrin) imidazol aminokyselina histidin histamin („biogenní amin“) Od thiazolu je odvozen vitamin B1 thiamin a amiphenazol - lék zvyšující dráždivost CNS Thiazol tetrahydrogenovaný základ struktury penicilinu Organická chemie 2014/2015
Heterocykly pětičlenné se dvěma heteroatomy - odvozené léky I Od pyrazolu: fenazon (antipyrin) aminofenazon (amidopyrin) a dále složitější fenylbutazon a ketofenylbutazon (ketazon) Organická chemie 2014/2015
Heterocykly pětičlenné se dvěma heteroatomy - odvozené léky I Od thiazolu: Peniciliny: G-penicilin -R =benzyl -laktamový kruh - může být štěpen enzymem -laktamázou, který mají některé bakterie (zlatý stafylokok). Tím se účinek penicilinu zničí, a proto jej u těchto bakterií nemá smysl používat. Thiamin (vitamin B1) (pyrimidin + thiazol) Organická chemie 2014/2015
Šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem -pyran Tetrahydropyran (4H-pyran) sacharidy „pyranosy“ stálé hyroxyderiváty Benzoderivát -pyranu Chroman derivátem chromanu je vitamin E -pyron oxoderivát -pyranu (2H pyranu) Benzoderivát -pyronu - kumarin od něj odvozeny látky snižující srážlivost krve (lék Warfarin) Organická chemie 2014/2015
Šestičlenné kyslíkaté heterocykly - odvozené léky Kumarin: některé látky od něj odvozené mají antikoagulační účinky - zpomalují srážení krve. Tento účinek se léčebně využívá. Warfarin - anatgonista vitaminů K: vitamin K1 vitamin K2 Vitamin K je potřebný pro syntézu prothrombinu v játrech. Organická chemie 2014/2015
Šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem (dusíkaté) Jedovatý. Zásaditý, s kyselinami dává soli. Pyridin: Cl- Důležité deriváty Kyselina nikotinová lék roztahuje cévy Nikotinamid „vitamin PP“ součást NAD a NADP velmi důležitá látka Organická chemie 2014/2015
Šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem (dusíkaté) Kyselina isonikotinová její hydrazid INH - lék proti TBC Piperidin vzniká z pyridinu hydrogenací Od něj odvozen syntetický analog morfinu petidin (dolsin) Benzoderiváty: Chinolin součást alkaloidu chininu a dalších syntetických antimalarik. chinolin isochinolin acridin Organická chemie 2014/2015
Alkaloidy a léky s šestičlenným heterocyklem s jedním heteroatomem Odvozené od pyridinu diethylamid kys. nikotinové (centrální analeptikum) nikotin Chinolin Isochinolin Chinin (a další antimalarika) Papaverin (spasmolytikym, uvolňuje křeče hladkých svalů) Organická chemie 2014/2015
Šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy I pyridazin pyrimidin pyrazin Od nejdůležitějšího pyrimidinu jsou odvozeny báze NK: cytosin uracil thymin Báze tautomerie Uracil Organická chemie 2014/2015 Laktam Laktim
Šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy II plně hydrogenovaný derivát pyrazinu se používá jako lék při dně (arthritis uratica) a dále jako antihelmintikum (lék proti roupům a škrkavkám) Piperazin Thiaziny nejvýznamnější derivát je Fenothiazin Od něj odvozena methylenová modř a neuroleptika - léky používané v psychiatrii Organická chemie 2014/2015
Sloučeniny se dvěma kondenzovanými heterocykly Purin Od něj jsou odvozeny báze obsažení v NK Adenin (ATP!!!) Guanin Obě tyto látky se odbourávají přes hypoxantin xantin na kyselinu močovou V moči může krystalizovat - močové kameny Od xantinu odvozeny alkaloidy: kofein, theofylin, theobromin Nadbytek - ukládání ve tkáních = dna (podagra) Organická chemie 2014/2015
2-chlor-10-(3-dimethylaminopropyl) fenothiazin Základní struktura fenothiazinových neuroleptik Chlorpromazin 2-chlor-10-(3-dimethylaminopropyl) fenothiazin Kofein 1,3,7-trimethylxantin Organická chemie 2014/2015
Vitaminy heterocyklické Pteridin je tvořen dvěm kondenzovanými aziny: pyrimidinem a pyrazinem Pteridinu Biopterin Redukovaná forma Tetrahydrobiopterin Donor vodíku Pterin PABA paraaminobenzoová kyselina kys. glutamová Od pteridinu je odvozena kyselina listová (pteroglutamová) Organická chemie 2014/2015
Vitaminy heterocyklické II Benzopterin Alloxazin Riboflavin, B2 Pyridoxin, B6 (derivát pyridinu) R= -CH2OH pyridoxol R= -CHO pyridoxal R= -CH2NH2 pyridoxamin Organická chemie 2014/2015
Organokovové sloučeniny Arsenobenzeny - salversan, neosalversan - dříve jako antiparazitární a antimikrobiální léky - dnes už ne (toxické, kancerogenní) Bojové látky - Lewisit ClCH=CHAsCl2 -použit ještě nedávno (antidotum BAL-dimercaprol) Tetraethylplumban („tetraethylolovo“) antidetonační přísada do benzinu vysoce toxická (C2H5)4Pb Protinádorové látky carboplatin 5. Dimethylrtuť (CH3)2Hg - využití v organické syntéze - prudce jedovatá, možné průmyslové otravy (pracovní lékařství) 6) Organické sloučeniny zlata - antirevmatika Chrysotiomalát sodný Organická chemie 2014/2015
Organofosfáty Soman: Organofosfáty: o-isopropyl methylfluorofosfát Blokátory acetylcholinesterázy Parathion Malathion Insekticida běžně používaná v zemědělství - pro člověka méně toxická, při neopatrnosti může ale dojít k těžkým profesionálním otravám. Protijed - antagonisté ACh - atropin aj. Organická chemie 2014/2015