Kéntartalmú szerves vegyületek , Nitrogéntartalmú szerves vegyületek

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

2. Kéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása Kémiai tulajdonságaik és reakcióik

3. Tiovegyületek Tiovegyületek - a szénvázban, vagy a funkciós csoportban - az oxigént kén helyettesíti. A tiovegyületek a velük analóg szerkezetű oxigén vegyületekkel hasonló tulajdonságokat mutatnak, bár a kénnek az atomrádiusza sokkal nagyobb, mint az oxigéné. R-OH R-SHAr-OH Ar-SH alkohol tioalkohol fenol tiofenol R-O-R’ R-S-R’ éter tioéter

4. Tioalkoholok - tiolok • IUPAC nomenklatura: válaszd ki a leghosszabb szénláncot és nevüket a szubsztituciós nomenklatura szerint –tiol utótaggal (vagy merkapto- előtaggal) képezzük. Példa: CH3-CH2-SH HS-CH2-CH2-CH2-CH2-SH etántiol 1,4-butánditiol propántiol 3-metil-1-butántiol 2-merkaptoetanol

5. Tiolok kémiai tulajdonságai • Tiolok az alkoholoknál több nagyságrenddel erősebb savak.Tioalkoholok, a kénhidrogénhez hasonlóan savas karakterű vegyületek. • Aciditás: H2O < H2S • R-OH <R-SH • Bázicitás: R-O->R-S- • Nukleofilitás: R-O-<R-S- A tiolok nagyobb aciditása abban nyilvánul meg, hogy tömény alkáli-hidroxidokkal sóképzés közben reagálnak.

6. Tiolok reakciói • Reakciók: 1. Tioéterek előállítása SN2 • R-Br + R’-SH R-S-R’ • Alkil-halogenid tioalkohol tioéter . 1,4-diklór-bután tiofán 2. Tiolok enyhe oxidációja: 2 R-SH + I2 R-S-S-R + 2 HI tioalkohol diszulfid

7. Tiovegyületek reakciói • 3. Tiolok erélyes oxidációja tioéter szulfoxid szulfon • A tioalkoholok és tiofenolok karbonsavakkal • tioésztert képeznek. • O O • R-C-OH + SH-R’ R-C-S-R’ + H2O karbonsav tioalkohol tioészter

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

9. Biokémiai jelentőségű S-tartalmú szénvegyületek

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

11. Cisztin képződés cisztein cisztein oxidáció cisztin

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

13. Liponsav red. ox.

14. Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása

15. Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása:Aminok

16. Ammónia 3oAmine Amin Az aminok ammónia származékok - az ammónia 1, 2, 3, hidrogénjét szerves (alkil, vagy aril-) csoporttal helyettesítve primer, szekunder és tercier aminokat kapunk.

17. Aminok ahol primer amin szekunder amin tercier amin ahol primer amin szekunder amin tercier amin

18. IUPAC nevezéktan • Válaszd ki a leghosszabb szénláncot és nevüket a szubsztitúciós nomenklatura szerint –amin utótaggal képezzük. 2. A nitrogénen található szubsztituensek azN- prefix jelölést kapják. dietil-metil-amin ciklopentil-metil-amin 3-bróm-1-pentil-amin N,N-dimetil-3-hexil-amin

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

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

21. Amino-csoport, mint szubsztituens • Ha a molekulában van magasabb prioritású funkciós csoport akkor, szubsztituensként jelöljük a vegyület nevében és amino-csoportnak nevezzük. 4-amino-butánsav 2-metil-amino-fenol

22. Forráspont • N-H kötés kevésbé poláros, mint az O-H. • Gyengébb a hidrogén-híd kötés a molekulák között. • A víznél alacsonyabb forráspontúak. • A tercier aminok nem alkotnak hidrogén kötést. Oldhatóság • A kisebb aminok (<6 C) oldódnak vízben. • Minden amin hidrogén kötésre képes mind a vizzel, mind az alkoholokkal. • Az aminok szaga a rothadó haléra emlékeztet.

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

24. Aminok kémiai tulajdonságai: bázikus jellegűek • A nemkötő elektronpárttartalmazó nukleofil nitrogénatom mind protonokat, mind alkil csoportokat megköthetnek • Vizes oldatuk bázikuskarakterű. • Az alkil-aminok gyakran erősebb bázisok, mint az ammónia. • Bázikus jelleg: szekunder> tercier =primer alkilaminok > ammónia > arilaminok> heterociklusos N-tartalmú vegyületek

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

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

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

28. Aminok kémiai reakciója: reakció karbonil- csoporttal C=O • Ammónia és a primer aminok karbonil-csoporttal addicionálva imint (Schiff bázist) képeznek. Schiff bázis Y = H vagy alkil keletkezik imin Y = OH keletkezik oxim Y = NHR keletkezik hidrazon

29. Számos antibakteriális kemoterápiás szer származtatható a benzolszulfonsavból, ezeket összefoglaló néven szulfonamidoknak nevezzük. Aminok kémiai reakciója: szulfonamid képzés • Primer és szekunder aminok szulfonil-kloriddal reagálva szulfonamidot képeznek

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

31. Biokémiai jelentőségű amino csoportot tartalmazó szénvegyületek

32. Biológiai jelentőségű amino csoporttal rendelkező vegyületek: - aminosavak Aminosavak szerkeze: • aminocsoport (a prolin kivételével) • karboxilcsoport • R- oldalláncban különböznek egymástól (→eltérő a méretük, töltésük, fizikokémiai tulajdonságaik) Aminocsoport Karboxil-csoport α C-atom R-oldallánc

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

34. Néhány aminosav térszerkezete Alanin izoleucin fenilalanin szerin glutamin aszpartát lizin

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

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

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

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

39. Nitril vegyületek • Nitrilek, a H-CN származékai, • A nitrilekre jellemző reakció: SN nukleofil szubsztitúció • Szerves vegyületekben -CN gyököt nitril csoportnak nevezzük. Aril-nitril

40. Nitrozovegyületek • Nitrozo vegyületek, melyekben nitrozo csoport -N=O található. R-N=O R-O-N=O Nitrozóalkán salétromsav észter Hidrazin származékok • Hidrazin származékokban a hidrazin egy vagy több hidrogén atomját szerves (alkil, aril) csoportok helyettesítik. • H2N-NH2 R-NH-NH2 hidrazin

41. Nitrovegyületek • -NO2 csoportot tartalmazó szerves vegyületek. • A -NO2 csoport reakciója: redukálódnak -NH2csoporttá katalizátor, vagy Zn és HCl jelenlétében. • Gyakran használják anilin szintézisére ezt a reakciót.

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

43. Nitrogéntartalmú szerves vegyületek csoportosítása: savamidok

44. Savamidok H H • A savamidok amfoter karakterű vegyületek, melyek igen jó hidrogénkötés képzők. • Ennek oka, hogy a nagy elektronsűrűségű oxigén jó akceptor, míg a N-H kötésben levő proton jó donor. Ez a sajátosság igen fontos a fehérjék szekunder szerkezetének kialakításában, ahol a peptid kötések között H-hídak alakulnak ki.

45. Savamid kötés – peptid kötés

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

47. Polipeptidek- szekunder struktúrát biztosító H-hídak

48. Fontosabb savamidok

49. Foszfortartalmú szerves vegyületek: Foszforsav származékok

50. Savanhidridek- glicerinsav-1,3-biszfoszfát DGo = 6,3 kJ/mól Jelentős mértékben exergonikus redox reakció (DGo = - 43 kJ/mol) Energiája vegyes savanhidrid (makroerg) kötés kialakítására használódik fel. A glikolízis első energiakonzerváló reakciója