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 - 2016

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 CC 837 120 C-H 414 106 C-N 293 147 CN 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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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). Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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- !!!!! Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Nejdůležitější areny I Benzen Naftalen Antracen Tetracen (částečně hydrogenovný „tetracyklin“) Fenanthren Cyklopentanoperhydrofenanthren-základ stereoidů Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Alkoholy a fenoly II Cyklohexanol (inositol): Biologicky významná látka podobná vitaminům Fenol: (slabá kyselina) Jedovatý, leptá !!! Hydrochinon (1,4-benzendiol) Parabenzochinon (oxidoredukční systémy) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie ETHERY II Z aromatických etherů má význam: (1-hydroxy-methoxybezen) Součást sirupů proti kašli. Guajakol Guajacuran (Guaifenesin) Eugenol 1-(2methoxyfenoxy)-2,3-propandiol Lék uklidňující a uvolňující svalové napětí 1-allyl-4-hydroxy-3-methoxybenzene Zodpovědný za vůni hřebíčků. Složka hřebíčkového oleje. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie *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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Uronové kyseliny Sacharidové kyseliny, obsahující karbonylovou i karboxylovou skupinu (hydroxylová skupina zoxidována na karboxylovou) β-D glukuronová (vznik z glukózy), soli glukoronáty Kyselina D-glukuronová je složkou mnohých polysacharidů přítomných v klejích, slizech a pektinech, součástí kyseliny hyaluronové, chondroitinsírové, heparinu a mnohých mikrobiálních polysacharidů Vznik uronidů podporuje vzestup rozpustnosti látek ve vodě a usnadní tak jejich vylučování. Cukerné karboxylové kyseliny hrají roli při syntéze polysacharidů araban a xylan (tvoří součást buněčné stěny rostlin) L-Askorbová kyselina Vitamin C, chemicky lakton 2-oxo-L-gulonové kyseliny je u živočichů tvořena z glukuronové kyseliny přes L-gulonovou kyselinu. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Kyselina alginová (algová) (Alginic acid) Soli: algináty Lineární kopolymer složený z jednotek kyseliny D-manuronové a L-guluronové, vázaných převážně glykosidickou vazbou (1,4) Použití: Alginátové otiskovací hmoty (sodné, draselné nebo trietanolaminové algináty - přidáním vápenatých solí (Ca2SO4) přejde vodný roztok alginátu sodného (sol) v nerozpustný gel alginátu sodnovápenatého) Alginové soli alkalické a hořečnaté - prostředky zastavující krvácení Alginát sodný - slabý projímavý účinek. Kyselina alginová a její soli se obecně používají též jako zahušťovadla, základy vodou smývatelných mastí, stabilizátory, emulgátory a jiné pomocné prostředky. Určitou funkci mají také v kosmetice a v potravinářství. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 glutaricum glutarát maleinová* cis-but-2-en-1,5-diová maleinát* fumarová trans-but-2-en-1,5-diová fumarát ftalová o-benzendiová   ftalát Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Substituční deriváty karboxylových kyselin I Halogenkyseliny - trichloroctová, monofluoroctová – jed Hydroxykyseliny - biochemicky a lékařsky významné! mléčná (laktát) pyrohroznová -hydroxypropionová (pyruvát) Hydroxypropionová Ketokyselina Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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  Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Nejdůležitější hydroxykyseliny III Kys. sulfosalicylová velmi citlivá reakce na průkaz bílkovin (princip denaturace) 7) kyselina gentisová Antirevmatikum Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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! Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Reakce sekundárních aminů s kyselinou dusitou (dusitany) za přítomnosti HClNitrosaminy Nitrosamin 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Biologicky významné aminy Dopamin Noradrenalin Adrenalin … a jim podobné alkaloidy a léky Isoprenalin Amfetamin (Psychoton) Efedrin Meskalin Syntetické léky Alkaloidy Podobnost struktury a účinku!! Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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! Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Heterocykly - Základní struktury I (Jsou v učebnici pro III. ročník gymnázia) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Heterocykly - Základní struktury II (Jsou v učebnici pro III. ročník gymnázia) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Heterocykly - Základní struktury III (Jsou v učebnici pro III. Ročník gymnázia) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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)) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Indol (benzopyrrol) Ergometrin (námelový alkaloid) Kyselina lysergová její diethylamid = LSD (halucinogen) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Heterocykly pětičlenné se dvěma heteroatomy - odvozené léky I Od pyrazolu: fenazon (antipyrin) aminofenazon (amidopyrin) a dále složitější fenylbutazon a ketofenylbutazon (ketazon) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy I pyridazin pyrimidin pyrazin Od nejdůležitějšího pyrimidinu jsou odvozeny báze NK: cytosin uracil thymin Báze tautomerie Uracil Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie 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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Fenothiazin Základní struktura fenothiazinových neuroleptik Chlorpromazin 2-chlor-10-(3-dimethylaminopropyl) fenothiazin Kofein 1,3,7-trimethylxantin Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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) Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Vitaminy heterocyklické II Benzopterin Alloxazin Riboflavin, B2 Pyridoxin, B6 (derivát pyridinu) R= -CH2OH pyridoxol R= -CHO pyridoxal R= -CH2NH2 pyridoxamin Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

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 Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie

Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie Organofosfáty Organofosfáty: Soman: 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. Org. chemie 2015/16 - Stomatolgie