[ Pobierz całość w formacie PDF ]
j
wiczenie nr 11
Najprostszymi układami heterocyklicznymi s
układy zło
one z 3 atomów w tym 1
mgr Kinga Ostrowska
Zwi
zki heterocykliczne i kwasy nukleinowe
heteroatom. Przykładem takiego układu jest etylenoimina (azirydyna) lub tlenek
etylenu.
Najcz
ciej wyst
puj
cymi układami heterocyklicznymi s
układy 5 i 6 członowe.
Cz
steczki zwi
zków heterocyklicznych mog
składa
si
z jednego pier
cienia
Repetytorium
1.
Definicja i podział zwi
zków heterocyklicznych.
2.
Budowa i własno
ci nukleozydów i nukleotydów.
aromatycznego lub wielu takich pier
cieni skondensowanych (poł
czonych jedn
lub
kilkoma
cianami). Układy te mog
by
cz
ciowo lub całkowicie uwodornione.
3.
Biomedyczne znaczenie nukleotydów.
4.
Kwasy nukleinowe.
Znane s
równie
zwi
zki heterocykliczne zawieraj
ce wi
cej ni
6 atomów w
gla w
cz
steczce, np. azepiny, wyst
puj
ce w wielu lekach uspokajaj
cych.
Podstawowe układy heteroaromatyczne to:
5.
Terapia genowa.
6.
Jednostkowe procesy fizyczne: krystalizacja, destylacja, ekstrakcja.
Cz
praktyczna
N
H
O
S
H
H
N
1.
Wykrywanie rybozy (próba Biala).
pirol
furan
tiofen
imidazol
pirazol
2.
Wykrywanie fosforanów.
3.
Wykrywanie obecno
ci puryn.
N
N
N N
N
4.
Izolacja furfuralu z otr
b.
5.
Izolacja kofeiny z coca-coli.
6.
Wykrywanie cukrów w coca-coli.
O
O
S
S
oksazol
izoksazol
tiazol
tiadiazol
N
N
7. Wykrywanie fosforanów w coca-coli.
N
N
N
pirydyna
pirymidyna
pirazyna
Repetytorium
1. Definicja i podział zwi
zków heterocyklicznych
Numeracj
zwi
zków heterocyklicznych wprowadzamy według nast
puj
cych zasad:
1.
Heteroatomy w układzie heterocyklicznym oznaczamy najmniejszymi numerami.
Zwi
zki cykliczne, w których zamiast atomu w
gla jako człon pier
cienia wyst
puje
co najmniej jeden atom innego pierwiastka nazywamy
zwi
zkami
2.
Je
eli w cz
steczce s
ró
ne heteroatomy, najwa
niejszy w numeracji jest atom
tlenu, nast
pnie atom siarki, potem atom azotu.
heterocyklicznymi
. Atomami tymi s
najcz
ciej atomy azotu, tlenu lub siarki.
3.
W cz
steczkach wielopier
cieniowych numeracj
zaczyna si
od:
a)
pier
cienia z heteroatomami innymi, ni
N,
1
b)
pier
cienia o najwi
kszej liczbie heteroatomów,
c)
pier
cienia o najwi
kszej liczbie atomów.
Pochodne furanu
Furany s
lotnymi, do
trwałymi zwi
zkami o przyjemnym zapachu. Furan
niepodstawiony, stosowany w przemy
le do otrzymywania powszechnie u
ywanego
Wła
ciwo
ci chemiczne zwi
zków heteroaromatycznych
rozpuszczalnika tetrahydrofuranu, otrzymuje si
przez dekarbonylacj
furfuralu, który
z kolei otrzymuje si
w du
ych ilo
ciach działaj
c kwasami na odpady zbo
owe
Pirol, furan i tiofen, a tak
e ich pochodne z wi
ksz
ilo
ci
heteroatomów w
pier
cieniu maj
charakter aromatyczny. Ulegaj
reakcjom podstawienia (substytucji
(plewy owsa i kukurydzy). W ten sposób otrzymano furfural po raz pierwszy w 1831
elektrofilowej) przebiegaj
cego z zachowaniem pierwotnego cyklicznie sprz
onego
układu elektronów w produkcie. Zgodnie z reguł
Huckela aromatyczno
wykazuj
cykliczne układy sprz
one o 4n+2 elektronach
, tzn. o 2, 6, 10, 14 itd.
roku a jego nazwa pochodzi od łaci
skiego słowa
furfur
– otr
by.
Liczne pochodne aldehydu 5-nitro-2-furylowego s
wa
nymi
rodkami
chemoterapeutycznymi, jak na przykład:
leki przeciwbakteryjne:
Pochodne pirolu
O
Pirol wyodr
bniono po raz pierwszy w 1857 roku z produktów pirolizy ko
ci. Nazwa
O
2
N
O
C N N C NH
2
pirol wywodzi si
z greckiego słowa oznaczaj
cego kolor czerwony, co wi
e si
z
jaskraw
barw
czerwon
, któr
nadaje on wiórkom sosnowym zwil
onym st
onym
H
H
Nitrofurazon
kwasem solnym.
O
Głównym impulsem do bada
piroli były prace nad budow
heminy, barwnika krwi,
oraz budow
chlorofilu, zielonego pigmentu ro
linnego, spełniaj
cego wa
n
rol
w
O
2
N
O
CH N
N
N
H
procesie fotosyntezy, gdy
degradacja obu tych produktów naturalnych prowadzi do
mieszaniny alkilopiroli. Barwniki te tworz
si
w
ywych komórkach z
O
Nitrofurantoina
porfobilinogenu, jedynego pirolu, który spełnia wa
n
yciowo funkcj
w
metabolizmie.
HO
2
C
CO
2
H
lek moczop
dny:
O
H
2
N
N
H
H
2
N
S
COOH
O
porfobilinogen
Cl
H
CH
2
O
Furosemid
2
CH
2
OH
CH
2
OH
C
O
H
Układ dihydrofuranu zawarty jest w witaminie C (kwasie askorbinowym)
H
H
CH
2
OH
CH
2
OH
H
3
C
N
H
3
C
N
H
OH
O
pirydoksyna pirydoksal
Przykładami leków zawieraj
cych pier
cie
pirydynowy s
:
Amid kwasu nikotynowego (witamina PP)
O
H
OH OH
i w
glowodanach – furanozach (np. fruktoza, ryboza, dezoksyryboza).
O
NH
2
Pochodne tiofenu
Niepodstawiony tiofen i jego pochodne wyst
puj
w destylatach smoły w
glowej.
N
Aromatyczne zwi
zki tiofenowe nie odgrywaj
roli w metabolizmie ro
linnym, jedna
Kardiamid (Koramina)
z witamin – biotyna jest pochodna tetrahydrotiofenu.
O
C
2
H
5
N
O
C
2
H
5
N
H
NH
H
H
S
(CH
2
)
4
COOH
Izoniazyd (Rimifon)
biotyna
O
NH
NH
2
Pochodne pirydyny
Pirydyna i jej pochodne s
cieczami o przykrym zapachu. W syntezie organicznej
N
stosowane s
jako rozpuszczalniki o charakterze zasadowym. Pirydyn
wyodr
bniono
po raz pierwszy z produktów pirolizy ko
ci. Nazw
jej utworzono z greckiego słowa
pyr
(ogie
) i ko
cówki
ydyna
stosowanej w nazewnictwie zasad aromatycznych.
Sulfapirydyna
NH
2
Wyst
puje ona tak
e w smole w
glowej.
Aromatyczny pier
cie
pirydynowy odgrywa wielk
rol
w procesach
SO
2
N
H
N
metabolicznych. Wyst
puje w wielu witaminach, jak. np. w witaminie B
6
wyst
puj
cej w dwóch postaciach :
3
Układ pirydyny wyst
puje w wielu alkaloidach. S
to zło
one, biologicznie czynne
zwi
zki chemiczne o charakterze zasadowym, pochodzenia ro
linnego lub
zwierz
cego, zawieraj
ce przynajmniej jeden atom azotu. Na przykład nikotyna,
Dało to pocz
tek syntezie wielu tysi
cy pochodnych kwasu barbiturowego.
Poszukiwano zwi
zków działaj
cych szybko, ale krótkotrwale, czyli ułatwiaj
cych
zasypianie; działaj
cych długotrwale – przedłu
aj
cych i pogł
biaj
cych płytki sen
alkaloid grupy pirydyny, wyst
puje w tytoniu.
fizjologiczny oraz daj
cych mocny sen narkotyczny – do
ylnych narkotyków
chirurgicznych. Wprowadzenie do cz
steczki barbituranu podstawnika
N
N
CH
3
nikotyna
aromatycznego rozszerza działanie zwi
zku na o
rodki motoryczne sfery ruchowej
kory mózgowej oraz na o
rodek wymiotny. Z tego wzgl
du arylobarbiturany
stosowane s
jako
rodki przeciwpadaczkowe, przeciwdrgawkowe i
Pochodne pirymidyny
przeciwwymiotne.
Toksyczne działanie barbituranów wzrasta w miar
zwi
kszenia masy ich cz
steczki.
Barbiturany
Kwas barbiturowy otrzymany został przez Adama Bayera w 1864 roku. Do
Zwi
zki te mog
tak
e wywoływa
uczulenia, a przy dłu
szym stosowaniu
obserwowane s
uszkodzenia narz
dów mi
szowych, a tak
e przyzwyczajenie, które
dzisiejszego dnia tajemnic
jest nazwa, któr
autor nadał otrzymanemu przez siebie
zwi
zkowi.
mo
e prowadzi
do nałogu.
To krótkie omówienie jednej z lepiej poznanych grup leków pokazuje,
e nie ma leku
idealnego.
Kwas barbiturowy
O
OH
H
N
O
H
O
H
O
N
OH
laktam laktym
heksahydropirymidyno-2,4,6-trion 2,4,6-trihydroksypirymidyna
W 1903 roku został wprowadzony do lecznictwa Barbital (Weronal – kwas 5,5-
dietylobarbiturowy) o działaniu nasennym.
-
Wielopier
cieniowe układy heteroaromatyczne
O
C
2
H
5
H
N
C
2
H
5
O
N
O
H
Weronal
4
N
N
Układ indolu zawiera aminokwas egzogenny – tryptofan, b
d
cy składnikiem
budulcowym białek a tak
e słu
cy jako prekursor hormonów: serotoniny
N
H
N
N
puryna
chinolina
izochinolina
H
CH
2
CH
2
NH
2
H
3
C
N
N
H
H
N
H
Serotonina
indol
tropan
morfinan
(5-hydroksytryptaminy) oraz melatoniny. Szereg alkaloidów grupy indolu znalazło
powszechne zastosowanie w
medycynie. Nale
do nich: rezerpina – lek o znaczeniu
historycznym, stosowany jako neuroleptyk i
rodek obni
aj
cy ci
nienie, obecnie
Pochodne chinoliny
Chinolin
wyodr
bniono po raz pierwszy ze smoły w
glowej w 1834 roku. Nazwa jej
wycofywany z lecznictwa,
winkrystyna i winblastyna stosowane w leczeniu białaczek, ergotamina stosowana w
wywodzi si
z nazwy alkaloidu chininy, wyodr
bnionej z kory południowo
ameryka
skiego drzewa Cinchona. Układ chinoliny wyst
puje tak
e w syntetycznych
leczeniu migreny i ergonowina, czynnik reguluj
cy skurcze macicy. LSD –
dietyloamid kwasu lizergowego jest halucynogenem.
lekach bakteriobójczych np. w Chlorchinaldinie.
CH CH
2
O
Cl
H
CH
N
H
N
N
C
2
H
5
N
C
2
H
5
H
3
C
O
CH
3
LSD
Cl
N
CH
3
N
OH
Pochodne tropanu
Chlorchinaldin Chinina
Jednym z alkaloidów grupy tropanu jest atropina – stosowany w okulistyce lek o
działaniu parasympatykolitycznym (cholinolitycznym).
Pochodne indolu
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]