Ethery

Názvosloví etherů1. Etherová skupina jako hlavní (koncovka –ether)

CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 diethylether

CH3 – O – CH = CH2 methylvinylether

2. Etherová skupina jako vedlejší (předpona alkoxy- )

CH3 – O – CH2 – CH2 – CH2 – COOH kyselina 4-methoxymáselná

3. Epoxidy (předpona epoxy- ) CH

CH

O

CH3 CH

CH

CH3

O2,3-epoxybutan

4. Kyslíkaté heterocykly (heterocyklické názvosloví)

CH2CH2

O

CH2

CH2O

CH2

CH2

oxiran(ethylenoxid)

oxolan(tetrahydrofuran)

Chemické vlastnosti etherůNepolární, těkavé, málo reaktivní – rozpouštědla.

Nebezpečí oxidace na vzduchu.

Diethylether – anestetikum

velmi těkavá a hořlavá kapalina

Estery anorganických kyselin

Estery kyseliny sírové

Estery kyseliny fosforečné

Organofosfáty

Estery kyseliny dusičné

Estery kyseliny dusité

inhalační antidotum při otravách kyanidy

Organické sloučeniny síry

Thioly

Názvosloví thiolů

Skupina –SH jako hlavní - koncovka thiol

CH3 – SH methanthiol

CH2 = CH – CH2 - SH prop-2-en-1-thiol

HS – CH2– CH2 – SH ethan-1,2-dithiol

Skupina –SH jako vedlejší – předpona sulfanyl

CH3 CH

SH

CH2

COOHSH C

H2

CH

CH2

OH

SH

3-sulfanylmáselná kyselina 2,3-disulfanylpropan-1-ol

Chemické vlastnosti thiolůTěkavější než odpovídající alkoholy – silně zapáchají.

Mírná oxidace – disulfidy

Energická oxidace

R SH R SO3H

R - SOH R - SO2H

ox.

ox.ox.

ox.

Biochemicky významné thioly a disulfidy

Cystein (2-amino-3-sulfanylpropanová kyselina) – aminokyselinaGlutathion (γ-glutamylcysteinylglycin, GSH) – tripeptid, uplatňuje se při redukci peroxidu vodíku

Koenzym A (HS-CoA)– významný při metabolismu živin

H O O H G S S G+ 2 GSH 2 H2O +

Lipoová kyselina (1,2-dithiolan-3-pentanová kyselina) – jako amid je kofaktorem enzymových komplexů katalyzující oxidační dekarboxylaci α-oxokyselin

Dimerkaptol (2,3-disulfanylpropanol) – antidotum při intoxikaci těžkými kovy

CH2 CH

CH2

OH

S S

Me

Sulfidy

Názvosloví sulfidů1. Sulfidická skupina jako hlavní (koncovka –sulfid)

CH3 – CH2 – S – CH2 – CH3 diethylsulfid

CH3 – S – CH = CH2 methylvinylsulfid

2. Sulfidická skupina jako vedlejší (předpona alkylsulfanyl-)

CH3 – S – CH2 – CH2 – CH2 – COOH kyselina 4-methylsulfanylmáselná

Biochemicky významné „sulfidy“

Methionin (2-amino-4-methylsylfanylbutanová kyselina) – aminokyselina, donor methylové skupiny v organismu

Sulfonové kyseliny

Názvosloví

CH3 – CH2 – CH2 – SO3H propansulfonová kyselina

Chemické vlastnosti sulfonových kyselin

Silné kyseliny

Aniontové tenzidy

Příprava sulfonových kyselin:

R SH R SO3Hoxidace

CH3

CH3

CH3

CH3

SO3H

H2SO4

- H2O

Taurin (2-aminoethansulfonová kyselina, NH2–CH2-CH2-SO3H) – v organismu vzniká oxidací a dekarboxylací cysteinuSulfosalicylová kyselina – srážení bílkovin

Sacharin, chloraminy

Aldehydy a ketony

Názvosloví aldehydů1. Aldehydická skupina jako hlavní (koncovka -al)

CH2 = O methanal formaldehyd

CH3 – CH = O ethanal acetaldehyd

O = CH – CH = CH – CH = O but-2-en-dial

– CH = O -karbaldehyd

CH3 CH

O 4-methylcyklohexankarbaldehyd

CH

O benzaldehyd

2. Aldehydická skupina jako vedlejší (předpona formyl-)

CH

OHOOC kyselina 4-formylbenzoová

Názvosloví ketonů1. Ketoskupina jako hlavní (koncovka -on)

CH3 C CH3

O

CH3 C CH

CH2

O

propanon dimethylketon (aceton)

but-3-en-2-on methylvinylketon

2. Ketoskupina jako vedlejší (předpona oxo-)

CH3 CH2

C

O

CH2

COOH kyselina 3-oxopentanová

Chemické vlastnosti aldehydů a ketonů

C O

H

CR

H

H

kyselývodík

snadnáoxidace

nukleofilníadice

1. Keto-enol tautomerie

2. Polární násobná vazba - adice nukleofilních činidel

3. Kyselé vodíky na uhlíku vedle karbonylové skupiny

4. Redoxní reakce

Adice - voda

- poloacetaly

- aminy

CH

OR OH CH

OH

R

+ H2O

Aldolizace

R CH2

CH

O R CH

CH

O

R CH2

CH

O

R CH2

CH

O

CH

R

CH

O R CH2

CH

OH

CH

R

CH

O

+ OH-

- H2O

H2O

- OH-

Redoxní reakce

oxidace

redukce

R CH

O R CH2

OH

R C R´

O

R CH

R´

OH

redukce

redukce

R CH

O Ag+ R COOH Ag H

++ + H2O + +

Významné aldehydy a ketony

Formaldehyd (HCHO, methanal) – dezifekce, konzervování biologických preparátů

Acetaldehyd (CH3CHO, ethanal) –meziprodukt kvašení, „suchý líh“

Glyceraldehyd (2,3-dihydroxypropanal) – triosa

Aceton (propanon) – v lidském těle dekarboxylací acetoctové kyseliny

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty

R CO

OH

Názvosloví karboxylových kyselin1. Karboxylová skupina jako hlavní (koncovka –ová

kyselina)

HCOOH methanová mravenčí kyselina

CH3 – COOH ethanová octová kyselina

CH3 – CH2 – COOH propanová propionová

CH3 – (CH2)2 – COOH butanová máselná

CH3 – (CH2)3 – COOH pentanová valerová

CH3 – (CH2)4 – COOH hexanová kapronová

CH3 – CH = CH – CH = CH – COOH hexa-2,4-dienová kyselina

– COOH -karboxylová kyselina

COOH

COOH

cyklohexankarboxylová kyselina

benzenkarboxylová kyselina (benzoová)

Nejběžnější v přírodě

CH3 – (CH2)14 – COOH palmitováCH3 – (CH2)16 – COOH stearováCH3 – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 – COOH olejová

Nenasycené karboxylové kyseliny

CH2 = CH – COOH propenová akrylováCH3 – CH = CH – COOH but-2-enová krotonová

Dikarboxylové kyseliny

HOOC – COOH ethandiová šťavelováHOOC – CH2 – COOH propandiová malonová HOOC – (CH2)2 – COOH butandiová jantarováHOOC – (CH2)3 – COOH pentandiová glutarováHOOC – (CH2)4 – COOH hexandiová adipová

Aromatické dikarboxylové kyseliny

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

HOOC

COOH

CH2

COOHCOOH

ftalová isoftalová tereftalová

1-naftoová fenyloctová skořicová

Cis- a trans- konfigurace na dvojné vazbě

C

C

H

H

COOH

HOOC

C

C

H

H COOH

COOH

fumarováE-but-2-endiová

maleinováZ-but-2-endiová

Vlastnosti karboxylových kyselin- polární karboxylová skupina

- mravenčí – propionová dobře rozpustné ve vodě

- vyšší olejovité až pevné látky

Reaktivita karboxylových kyselinR – COOH + NaOH → R – COONa + H2O

slabé kyseliny

dekarboxylace

R – COONa + NaOH → R – H + Na2CO3

Přeměny in vivo

Významné karboxylové kyseliny

Kyselina mravenčí (HCOOH) – oxidací methanoluKyselina octová (CH3COOH) –acetyl-koenzym A (meziprodult metabolismu sacharidů, mastných kyselin...)Kyselina propionová (CH3CH2COOH) – biochemicky důležitáKyselina máselná (CH3CH2CH2COOH) ) – páchne, esterově vázaná v mléčném tukuKyselina šťavelová (HOOC-COOH) – krystalická, toxická

Kyselina jantarová (HOOCCH2CH2COOH) –meziprodukt citrátového cyklu---Ibuprofen – analgetikum, antipyretikum

CH3 CH

CH2

CH3

CH

CH3

COOH

Funkční deriváty karboxylových kyselin

Všechny jsou hydrolyzovatelné na kyseliny

Acylhalogenidy – nejreaktivnější, v živých organismech se nevyskytujíAnhydridy – vznikají eliminací vody ze dvou molekul kyseliny

anhydrid kyseliny fosforečné – kyselina difosforečná

smíšené anhydridy (acylfosfáty)1,3-bisfosfoglycerát (vzniká v průběhu glykolýzy)karbamoylfosfát (meziprodukt syntézy močoviny a pyrimidinových bází)

Estery karboxylových kyselin – stálejší než acylhalogenidy a anhydridy

lipidyvonné látky - rozšíření v přírodě (banán, ananas)

Thioestery (R-CO-S-R) – reaktivnější než estery (makroergní sloučeniny – přenos acylu při metabolických reakcích)

Amidy (R-CO-NH2, R-CO-NHR, R-CO-NR2)

Biochemicky významné amidy

peptidy, proteiny – v přírodě velmi rozšířené

asparagin, glutamin – patří mezi 20 kódovaných aminokyselin

nikotinamid, močovina...

Farmakologicky významné amidy

paracetamol – analgetikum, antipyretikum

lidokain, trimekain – lokální anestetika (chirurgie)

Deriváty kyseliny uhličité

Kyselina karbamová

NH2 CO

OH

Neostigmin – reverzní inhibitor acetylcholinesterázyPirimikarb – insekticid proti mšicím

Močovina

NH2 CO

NH2

močovina – konečný produkt odbourávání dusíku (u člověka)

hydrolýzou vzniká amoniak a oxid uhličitý

NH2 CO NH2 + H2O → 2 NH3 + CO2

acylderiváty – ureidynejvýznamnější kyselina barbiturová a její derivátythiopental – nitrožilní anestetikum s ultrakrátkým účinkem

Guanidin

NH2 CNH

NH2

Arginin, kreatin – významné deriváty guanidinu

NH2 CNH

NH

CH2

CH2

CH2

CH

COOH

NH2 NH2 CNH

N CH2

COOHCH3

kreatinarginin

Substituční deriváty karboxylových kyselin

CH

CO

OHR

OH

C CO

OHR

O

CH

CO

OHR

NH2

Hydroxykyseliny

snadná oxidace (dehydrogenace)

dehydratace – vznik nenasycených kyselin, případně cyklických esterů

Významné alifatické hydroxykyseliny

glykolová kyselina (HO-CH2-COOH)– vzniká při otravách ethylenglykolem

mléčná kyselina – L-laktát (svaly), D,L-laktát – mléčné kvašení

glycerová kyselina – vzniká oxidací glyceraldehydu, fosfoglyceráty meziprodukty glykolýzy

β-hydroxymáselná kyselina

jablečná kyselina – meziprodukt citrátového cyklu

citronová kyselina – v citrátovém cyklu izomerace na isocitronovou kyselinu

vinná kyselina – v přírodě jen L-vinná

Významné aromatické hydroxykyseliny

salicylová kyselina – kožní lékařství

acetylsalicylová kyselina – analgetikum-antipyretikum (Aspirin...)

Oxokyseliny

reaktivita podle vzdálenosti oxoskupiny od karboxylu (β snadno dekarboxylují)

R C COOH

O

Biochemicky významné oxokyseliny

glyoxylová kyselina (HCO-COOH) – nejjednodušší

pyrohroznová kyselina (CH3-CO-COOH) – biochemicky velmi významná

oxaloctová kyselina (HOOC-CH2-CO-COOH) – výchozí substrát citrátového cyklu

2-oxoglutarová kyselina (HOOC-CH2-CH2-CO-COOH) – meziprodukt citrátového cyklu

acetoctová kyselina (CH3-CO-CH2-COOH) – vzniká při odbourávání mastných kyselin, snadno dekarboxyluje

Aminokyseliny

biochemicky nejvýznamnější α-aminokyseliny

R CH

COOH

NH2

Deaminace aminokyselin

transaminace, oxidační deaminace

desaturační deaminace

Dehydratace aminokyselin

snadná tvorba 5 a 6 členných kruhů – laktamy

Aminobenzoová kyselina a její deriváty

p-aminobenzoová kyselina (PABA) – růstový kofaktor bakterií

sulfanilamid – strukturní analog p-aminobenzoátu (deriváty s bakteriostatickým účinkem)

p-aminomethylbenzoová kyselina (PAMBA) – zastavení krvácení (chirurgie..)

benzokain, prokain – lokální anestetika

Aminy

R NH2R N

HR´ R N R´

R´´

primární sekundární terciární

NázvoslovíDeriváty amoniaku – aminy

CH3 NH2

CH3 NH

CH3 CH3 N CH3

CH3

CH3 N

CH2

CH3

CH2

CH2

CH3

NH2 NCH3

CH3

NH2

NH2CH3 NH2NH2

dimethylamin

methylamin

trimethylamin

cyklohexylamin

N-ethyl-N-methylpropylamin

N,N-dimethylcyklohexylamin

anilin p-toluidin benzidin

Chemické vlastnosti aminů

Acidobazické vlastnosti aminů - zásady

NH3NH2R NH NR R

R´ R´

R´´< < <

NH3

NH2

<

CH3 CH2

NH2 CH3 CH2

NH3

+Cl+ HCl

Reakcí aminů a kyselin vznikají amoniové soli:

Reakcí aminů s alkylačními činidly vznikají také amoniové soli

CH3 NH2CH3Br CH3 N

H2

+CH3 Br

CH3 NH CH3 CH3Br CH3 NH

+CH3

CH3

Br

CH3 N CH3

CH3

CH3Br CH3 N+

CH3

CH3

CH3

Br

+

+

+

Oxidace aminů

oxidační deaminace

Reakce aminů s kyselinou dusitou

(reagují i primární aminy)

Významné aminyethylendiamin (H2N-CH2-CH2-NH2)

ethylendiamintetraoctová kyselina

anilin (C6H5NH2)

benzidinNH2NH2

benzidin

Biogenní aminyvznikají dekarboxylací kódovaných aminokyselin

ethanolamin (H2N-CH2-CH2-OH) – ze serinu

putrescin (H2N-(CH2)4-NH2) – z ornitinu

kadaverin (H2N-(CH2)5-NH2) – z lysinu

histamin – z histidinu

tyramin – z tyrosinu

tryptamin z tryptofanu

Katecholaminy

dopamin (dekarboxylací 3,4-dihydroxyfenylalaninu)

Fenetylaminy – centrálně stimulační účinek, snadný vznik psychické závislosti

Kvarterní amoniové soli

cholin – složka fosfatidylcholinů

acetylcholin – podílí se na přenosu nervového vzruchu

Kationtové tenzidy

Nitrosloučeniny

R NO2

Výbušniny TNT, hexogen, oktogen, kyselina pikrová

Léčivachloramfenikol – antibiotikumbronopol – antimikrobiální složka kosmetikyflunitrazepan – rychle nastupující hypnotikum (Rohypnol)

Halogenderiváty organických sloučenin

Přirozené halogenderivátyštítná žláza: tyrosin...tyroxin

fluoroctová kyselina (FCH2-COOH)– extrémně jedovatá

Syntetické halogenderiváty

rozpouštědla trichlorethentetrachlorethen chloroform (CHCl3)tetrachlormethan

trichloroctová kyselina – silná kyselina, způsobuje denaturaci bílkovin

Chladicí média a propelentychlorfluoralkany (CFCl3, CF2Cl2, CHCl2F, ClF2C-CH3)náhrada (1,1,1,2-tetrafluorethan, isobutan, pentan, cyklopentan)

Insekticidy a herbicidyDDT2,4-dichklorfenoxyoctová kyselina

C

H

ClCl

CCl3Cl

Cl

O

CH2

COOH

DDT 2,4-dichlorfenoxyoctová kyselina

DioxinPolychlorované bifenyly (PCB)

Vybrané halogenderiváty používané v lékařství

Antiseptika

chlorhexidin – předoperační mytí rukou

chloraminy – uvolňují aktivní chlor

Chemoterapeutika

chloroxin – na infekční průjmy (Endiaron)

lindan – proti zákožce svrabová, vším

Celková anestetika

halotan (CF3-CHBrCl)

isofluran (CF3-CHCl-O-CHF2)

sevofluran (CF3)2CH-O-CH2F)

Lokální anestetika

chlorethan (CH3CH2Cl)