Funkcionalne grupe
-
Upload
matematika2 -
Category
Documents
-
view
1.062 -
download
6
description
Transcript of Funkcionalne grupe
PREGLED FUNKCIONALNIH GRUPAPREGLED FUNKCIONALNIH GRUPA
• Organske molekule se klasifikuju na osnovu svoje hemijske reaktivnosti. Molekule sa određenim grupama atoma (funkcionalne grupe) pokazuju karakterističnu reaktivnost.
• Svaka organska molekula može se predstaviti općom formulom:
R – FgR – Fg R-osnovni ugljovodonični niz (u principu hemijski prilično inertan); Fg-grupa od koje uglavnom potiče reaktivnost datog organskog molekula.
Organska hemija pod funkcionalnom grupom podrazumjeva atome ili grupu atoma koji daju uvijek određene karakteristične reakcije.
Funkcionalnom grupom se smatra onaj dio organske molekule koji određuje hemijsku reaktivnost i pripadnost određenoj hemijskoj grupi jedinjenja.
PODSJEĆANJE – organska hemijaPODSJEĆANJE – organska hemija
FUNFUNKCIONALNE GKCIONALNE GRUPRUPEE
• DEFINIŠU KLASU JEDINJENJA
Jedinjenja u klasi imaju slične osobine i hemijsku reaktivnost.
• REAKTIVNA SU MJESTA
Određuju hemijsku reaktivnost grupe jedinjenja.
• OBEZBJEĐUJU OSNOVU ZA IMENOVANJE JEDINJENJA
npr. svi alkoholi imaju sufiks -OL u svom nazivu
etanol oktanol cikloheksanol 1,2,3-propantriol
UOBIČAJENE UOBIČAJENE FUNFUNKCIONALNEKCIONALNE GRUP GRUPEE
ALKOHOLI
R R
C CR
C C RR
R O H
C C
C C
O H
dvostruka veza
trostruka veza
hidroksilna
ALKENI
ALKINI
KLASA FUNKCIONALNA GRUPA
R
R C
H
O
R C O
C
H
O
C O
aldehidna
keto
ALDEHIDI
KETONI
AMINI aminoR N H
HN H
H
ETRI R O R O R alkoksi
R
R ne može biti H
R ne može biti H
H ne može biti R
H može biti R
R može biti H
R može biti H
H ne može biti RR ne može biti H
R
OH
R C
OR’
O
OH
C
OR
O
karboksilna grupa
estarska
KARBOKSILNEKIS.
ESTRI
R C O C O
FUNFUNKCIONALNEKCIONALNE GRUP GRUPEE
AMIDI amidska
FENOLI fenolskaO
HOH
R
C O
NH2
C O
NH2
R
AROMATIČNAJEDINJENJA
bilo koje jedinjenje sa benzenovim prstenomje “aromatično”ili “benzenoidno”
R
KLASA FUNKCIONALNA GRUPA
R’ ne može biti H
H može biti R
R može biti H
R može biti H
R može biti H
vezan za bilo koji C atom
nije alkohol
R CO
OH
R CO
Cl R CO
OR1
R CO
NH CR
O
R CO
O CR
O
R CO
NH2
KARBONILNA JEDINJENJA KARBONILNA JEDINJENJA (KARBONILNE FUNKCIONALNE GRUPE)(KARBONILNE FUNKCIONALNE GRUPE)
karboksilnaacil-halogenidnaestarska
imidska amidskaanhidrid kiseline
R1C
O
R2
R CO
Hketo grupaaldehidna grupa
R N OR NO
O
C N OH
C NRC NH (R) N NR N
nitro jedinjenja nitrozo jedinjenja oksimi
imini nitrili azidi
AZOTNE FUNKCIONALNE GRUPEAZOTNE FUNKCIONALNE GRUPE
amini R-NH2 R-N-R1 R –N- R1
R2H
Funkcionalne grupe
• zasnovane na ugljenik-ugljeniku (sp3, sp2 i sp)
alkeni, alkini...
• zasnovane na ugljenik-heteroatomu (C-heteroatom) alkoholi, fenoli, aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline, estri, anhidridi, etri, tioetri, tioli, tioestri
amini, amidi fosfati, sulfati, -halogenidi (F, Cl, Br, I)
FUNFUNKCKCIONALIONALNE NE GRUP GRUPEE
Alkani su nereaktivni:
Ako se jedan ili više vodonika zamjeni različitim atomima ili nastane nova vezakreira se funkcionalna grupa.
CH3CH2CH2CH3
C H C Cl C HH
C O
C C C C
HH
H2N C
O
NH2
H2N C
O
OHH2N C
O
OC2H5
urea (karbamid) etil-karbamat (uretan)
karbaminska kiselina/diamid H2CO3/ /monoamid H2CO3/ /amid + estar/
R C NH2
NH
amidin gvanidin
H2N C NH2
N-R
DERIVATI UGLJIČNE KISELINE
ALKANI ● nemaju elektronegativnih grupa ● ne grade vodonične veze (odsustvo dipolnog momenta), jonske
veze niti jon-dipol veze, jedina moguća intermolekulska vezivanja su
slaba Van der Waalsova privlačenja ● nerastvorljivi su u vodi - građenje vodoničnih veza sa molekulima
vode preduslov za rastvorljivost jedinjenja u vodi; ● hemijski su stabilni (nereaktivni) prema dejstvu svetlosti, toplote, vazduha, rastvora kiselina, baza...(podliježu halogeniranju i
sagorijevanju)● jedinjenja sa hiralnim centrom - enantiomeri mogu imati značajne
razlike u biološkom delovanju. ALKENI● nemaju el. neg. grupa, nemaju dipolni moment, ● ne grade H-veze, nerastvorljivi su u vodi (hidrofobni) i ● malo su hem. reaktivni; ● mogu da pokazuju geometrijsku izomeriju /cis (Z) i trans (E)/ • Najčešća reakcija na alkene je elektrofilna adicija, pri čemu se dobija
zasićeno jedinjenje
UGLJOVODONICI
C C + Br2CCl4 C C
BrBr
C C + KMnO4 C C
OH OH
OH-
ADICIJA HALOGENAADICIJA HALOGENA
Reakcija se odvija brzo u odsustvu svjetlosti na sobnoj temperaturiReakcija se odvija brzo u odsustvu svjetlosti na sobnoj temperaturi
SINTEZA DIOLA IZ ALKENASINTEZA DIOLA IZ ALKENA
ALKINI
● zbog jakog dipola, terminalni vodonici su kiseli u jako baznoj sredini● hidrofobni su i pokazuju neznatnu rastvorljivost u vodi, pri
fiziološkom pH
• Alkani i alkini su bogati elektronima i podliježu napadu elektofila
AROMATIČNI UGLJOVODONICI
● sadrže konjugovan sistem = veza HALOGENOVANI UGLJOVODONICI R-X
● zbog elektronegativnosti halogena imaju jak permanentni dipol, ● ne grade H-veze i neznatno su rastvorljivi u vodi.● visoko su liposolubilna i hemijski nereaktivna jedinjenja• Posjeduju polarnu vezu ugljik-halogen
napomena: KLJUČNO ZA RASTVORLJIVOST organskog jedinjenja u vodi je da li može da gradi H-veze sa vodom i/ili da li jonizuje
HETEROATOMI: O, N i S omogućavaju molekulama lijeka da grade H-veze i da imaju određen stepen rastvorljivosti u vodi. Ukupna rastvorljivost molekula lijeka zavisi i od hidrofobnosti alkil grupe.
FG – KISEONIK KAO HETEROATOM
ALKOHOLI R-OH
● imaju stalni dipol, grade H-veze uzajamno i sa molekulima vode (imaju neobično visoke temperature ključanja)
● podliježu biološkoj oksidaciji, značajnoj za metabolizam i ekskreciju mnogih lijekova. 1o alkoholi se oksiduju in vivo prvo do aldehida a dalje do karboksilnih kiselina, 2o do ketona, a 3o su stabilni prema oksidaciji jer nemaju alfa H potreban za učešće u reakciji.
● kiselost alkohola slična je vodi, pKa 15-18 (kiselost opada-pKa se povećava, od metanola preko 1o, 2o do 3o alkohola-zbog sternog ometanja solvatacije i vodoničnog vezivanja koji stabilizuju (–) šaržu na kiseoniku.
• Alkoholi imaju polarizovane OH veze• Molekule alkohola se međusobno udružuju gradeći vodikove veze
O-
R
H+
H+
O-
R
• Alkoholi su amfoternog karaktera• Zbog slobodnih elektronskih parova na kisiku, oni su slabe baze i
mogu se protonirati sa vrlo jakim kiselinama, pri čemu nastaje oksonijum jon
• Zbog prisustva vodika koji je parcijalno pozitivno naelektrisan, alkoholi se slabe kiseline, koje pod dejstvom jakih baza prelaze u alkoksidni jon
R OH R O-
R O+
H
H
Jaka bazaJaka bazaJaka kiselinaJaka kiselina
Oksonijum jon alkoksidni jonOksonijum jon alkoksidni jon
• Reakcije na alkoholnu OH grupu – C-OH veze (supstitucija –OH grupe odgovarajućim
supstituentom) ili – O-H veze (supstitucija –H odgovarajućim supstituentom)
• Reakcije pucanja O-H veze • Oksidacijom primarnih alkohola sa suviškom jakog
oksidansa kao što su: Na2Cr2O7 i H2SO4; KMnO4 ili HNO3 nastaju aldehidi, a daljom oksidacijom ugljične kiseline bez gubitka ugljika
+ H2SO4K2Cr2O7R CH2OH + 4 ++ K2SO4Cr2(SO4)3COOHR
CH3CH2OH K2Cr2O7 +
+ H2SO4 CH3COOH Cr2(SO4)3 K 2SO4 H 2O3 2 8 3 2 2 11+++
KMnO4 H2SO4 R CHO MnO2 K2SO4 H2O+ + + +3 2 + 3 2 4R CH2OH
a)a)
b)b)
• Sekundarni alkoholi oksidacijom grade ketone s istim brojem C-atoma, ali se oni daljom oksidacijom raspadaju na kiseline s manjim brojem C-atoma
• Tercijarni alkoholi su otporni prema oksidaciji u neutralnoj i slabo kiseloj sredini. U jako kiseloj sredini oksiduiraju se u ketone, s udaljavanjem jedne alkil grupe
CrO3, HOAc
HO
R
3-HOLESTAN
33
R
O
3-HOLESTANON
C
CH3
OHCH3
CH3
H2SO4
H2OCH3C
CH2
CH3Na2Cr2O7
H2SO4CH3 C CH3
O
+ H2O
terc.butil alkohol izobuten dimetilketon
Esterifikacija
R COH
O
O18
R' R C
O
'R18
OH+
+ H2O
kiselina alkohol ester
CH3 COH
O
O C2H5 CH3 C
O
O C2H5H+ + H2O
kiselinasirćetna etanol etil- acetat
Primjer:Primjer:
Jodoform reakcija Mehanizam reakcije:• Alkohol je u početnoj fazi oksidiran hipojodidnom formom
u baznoj otopini.• Formirani međuprodukt, metilketon, zatim reaguje s
viškom baze. • Izdvaja se žuti talog jodoforma i so odgovarajuće kiseline
+ + 2 22I2 KOH CH3 CH
+ +KI H2OCH3 CH2OH
O
O
HCCH3 + + + +3 3 3 3I2 KOH CJ3 C
O
HKI H2O
H
O
CCJ3 + +KOH CHJ3 HCOOK
• Reakcije pucanja C-OH veze (Lukasov test)• 3o- trenutno zamućenje, brza reakcija• 2o-zamućenje nakon 2-5minuta, spora reakcija• 1o-otopina ostaje bistra, nema reakcije
R OH + HClZnCl2
R Cl + H2O
FENOLI Ar-OH● OH grupa je vezana za aromatičan prsten, slabe su
kiseline, disosuju u vodi dajući odgovarajuće fenolatne anjone, disocijacija je olakšana zbog rezonantne stabilizacije fenolata, na kiselost fenola veliki uticaj imaju ostali supstituenti u prstenu; fenoli sa bazama grade soli.(reaguju samo sa NaOH, a ne i sa NaHCO3)
• Jače su kiseline od alkohola, a slabije od karboksilnih kiselina
• Elektron-donorski supstituenti na benzenovom prstenu smanjuju kiselost, dok elektron-akceptorski povećavaju
• kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina
OH
CH3
OH
NO2
OH
NO2
NO2NO2
OH
fenol 4-metilfenol 4-nitrofenol 2,4,6-trinitrofenolpKa=10 pKa=10,26 pKa=7,15 pKa=0,25
Kiselost fenola
C6H5 OH + NaOH H3O( ) ++ C6H5O-
Reakcije stvaranja obojenih kompleksa s željezo (III) kloridom, FeCl3
OH
COOH
FeCl3
COO
O O
CHOO
Fe+ 3Cl
-
FeCl3
u višku
+3x Fe
-O
COO
OO
O
CFe
Disalicilatna feri kiselina
Feri so disalicilatoferi kiseline3
• Halogeniranje fenola
OH
+ Br23
OH
BrBr
Br
+ HBr3
2,4,6- tribrom fenolFenol
OH OH
Br
OH
BrBr2
CS2
+ + HBr
bromfenol bromfenolp o- -
Uz CHClUz CHCl33, CCl, CCl44, CS, CS22
• Oksidacija fenola
OH
+ O2
O
O
+ H2O
O
O
+ 2
OH O
O
OH
.
OH
OH
H+-
O
OH
-
- +H
O
O
-O
O
kinon
-
hidrokinon
H2
ETERI R-O-R1
● grade slabe H-veze sa vodom, ali nisu dovoljno polarni da bi bili rastvorljivi u vodi; prilično su hemijski inertni.
• Sadrže alkoksi grupu OR• Po IUPACu se zovu alkoksialkani• Neki ciklični eteri se koriste kao rastvarači u organskoj hemiji
(tetrahidrofuran i dioksan)
• Iako su nereaktivni, mogu reagirati sa kisikom iz zraka, pri čemu nastaju hidroperoksidi, koji su eksplozivni
• bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
O O
O
Tetrahidrofuran 1,4-dioksanTetrahidrofuran 1,4-dioksan
EPOKSIDI (oksaciklopropani, oksirani)
dejstvom vode (Nu-napad) u prisustvu katalitičkih količina kis. ili baze oksaciklopropanski prsten se otvara (nastaju vicinalni dioli)
• Bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
ALDEHIDI I KETONI ● sadrže karbonilnu grupu koja je odgovorna za
njihove osobine; polarna su jedinjenja, grade H-veze sa vodom pa su
u izvesnoj mjeri rastvorljivi u vodi, podliježu keto-enolnoj tautomeriji; osjetljivi su na napad nukleofila, jer je C atom parcijalno + naelektrisan.
O
+C
O-..
..NapadNapadelektrofilaelektrofilaNapadNapad
nukleofilanukleofila
O
CH3CCH3
OH
CCH3CH2
keto enolni oblik
Reakcija stvaranja poluacetala
CCl3 CHO + C2H5OH CCl3 C
H
OH
OC2H5
trikloracetaldehid poluacetal
HEMIACETALI I ACETALIHEMIACETALI I ACETALI
O
OOOH
HH2CHO
H
H
H3C
CH3
O
OOOH
HH2CHO
H
H
H3C
CH3
ketalketal
hemiacetalhemiacetal
*Ketal je stabilan u vodi, rastvorima baza i u prisustvu kiseonika. *Ketal je stabilan u vodi, rastvorima baza i u prisustvu kiseonika. Ketali su nestabilni u rastvorima kiselina i podležu hidrolizi do ketona i Ketali su nestabilni u rastvorima kiselina i podležu hidrolizi do ketona i alkohola.alkohola.
*Hemiacetal je nestabilan u vodi, *Hemiacetal je nestabilan u vodi, rastvorima baza i kiselina i uravnotežujerastvorima baza i kiselina i uravnotežuje se sa aldehidom otvorenog lanca. se sa aldehidom otvorenog lanca.
alkoholi se adiraju na aldehide i ketone gradeći acetale
ketal - acetal nastao iz ketonaketal - acetal nastao iz ketona
Intramolekulsko građenje hemiacetala – uobičajeno u hemiji šećera
Tioli reaguju sa karbonilnom grupom gradeći tioacetale (sumporne analoge acetala)
• Reakcija srebrenog ogledala
AgNO3 + NH4NO3 Ag(NH3)2NO3 + H2O2 2
RCHO + 2Ag(NH3)2NO3 + H2O RCOONH4 + 2Ag + NH3 + 2NH4NO3
Fehlling-ova reakcija
COOK
COONa
CHO
CHO
COOK
CHOH
CHOH
COONa
(CHOH)4
CH2OH
CHO
Cu(OH)2 + Na2SO4 + Cu +
Cu2O +
COONa
CHOH
COOK
CHOH+
COOH
CH2OH
(CHOH)4
C O
H2N OH C N OH + H2O+
C O + H2N NH2 C N NH2 + H2O
C O + H2N NHC6H5 C N NHC6H5 + H2O
C O + H2N NH NO2
O2N
C N NH NO2
O2N
+ H2O
C O + H2N NHC
O
NH2 C N NHC
O
NH2 + H2O
Hidroksiamin oksimHidroksiamin oksim
Hidrazin hidrazonHidrazin hidrazon
Fenilhidrazin fenilhidrazonFenilhidrazin fenilhidrazon
Dinitrofenilhidrazin dinitrofenilhidrazonDinitrofenilhidrazin dinitrofenilhidrazon
Semikarbazid semikarbazonSemikarbazid semikarbazon
Reakcije aldehida i ketona sa derivatima aminaReakcije aldehida i ketona sa derivatima amina
• Karbonilna grupa je najvažnija grupa u organskoj hemiji
• Polarizovana je, sa parcijalno negativnim naelektrisanjem na kisiku i parcijalno pozitivnim naelektrisanjem na ugljiku.
• Reaktivnost karbonilne skupine se povećava sa povećanjem elektrofilnog karaktera ugljika. Zbog toga su aldehidi reaktivniji od ketona
• Kada je hidroksilna grupa vezana za ugljik karbonilne grupe dobija se karboksilna funkcionalna grupa karakteristična za karboksilne kiseline.
KARBOKSILNE KISELINE
• veoma rastvorljive u vodi (H-veze sa vodom i uzajamno), lako disosuju (konjugovana baza je rezonantno stabilizovana), EAG - povećavaju kiselost, a EDG - smanjuju, sa bazama daju odgovarajuće soli
• Najvažniji derivati karboksilnih kiselina su halogenidi, anhidridi, estri i amidi
• Karboksilne kiseline imaju visoke tačke ključanja i topljenja• Elektron akceptorski supstituenti pojačavaju kiselost
karboksilnih kiselina
• kisele u pogledu kiselinsko-baznih osobina
C
Cl
Cl
Cl
COOH C
Cl
Cl
H
COOH C
H
Cl
H
COOH C
H
H
H
COOH
pKa 0,7 1,48 2,86 4,76pKa 0,7 1,48 2,86 4,76
CO
O H+ N aO H C
O
O-N a
++ H2O
benzojeva kiselina natrij-benzoat
CH3 CH2 CO
OH+ C
O
HOCH3 CH3 CH2 C
O
O C
O
CH3
CH2
COOH
COOH
+ RNH2 CH2
CN
O
R
C
O
+ H2O2
Anhidridi:Anhidridi:
Imidi: Imidi:
Soli:Soli:
ESTERI • funkcionalni derivati karboksilnih kiselina podliježu hidrolizi do alkohola i karboksilnih kiselina (posebno su podložni bazno katalizovanoj hidrolizi)
• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
LAKTONI (CIKLIČNI ESTERI)
• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
KARBONATI
• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
FG - SUMPOR KAO HETEROATOM
TIOLI R-SH SH – merkapto grupa sumporni analozi alkohola; S zbog svoje veličine, difuznih orbitala i relativno
nepolarne S-H veze, ne grade jake vodonične veze (razlika od alkohola); zbog relativno slabe S-H veze kiseliji su od vode , pKa 9-12.
TIOETERI (SULFIDI) R-S-R1
• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina• oksidacijom sulfida, preko sulfoksida kao intermedijera, nastaju sulfoni SULFONI• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
DISULFIDI nastaju oksidacijom tiola pod blažim uslovima lako se redukuju nazad do tiola; reverzibilno građenje disulfida iz tiola - važan biološki proces (peptidi i proteini sa slob. –SH - premoštene disulfidne veze)
SULFONSKE KISELINE nastaju oksidacijom tiola jakim oksidacionim sredstvima• veoma kisele, u pogledu kiselinsko-baznih osobina (kiselost slična jakim mineralnim kiselinama)
CH3 SH[O]
CH3 S
O
O
OH
metansulfonskakiselina
CH3 SH[O] CH3 S S CH3
dimetildisulfid
CH3 S CH3.... [O][O]
CH3 S CH3
O
CH3 S CH3
O
O
dimetilsulfid dimetilsulfoksid(sulfinil)
dimetilsulfon(sulfonil)
CH3 SH[O]
CH3 S
O
O
OH
metansulfonskakiselina
CH3 SH[O] CH3 S S CH3
dimetildisulfid
CH3 S CH3.... [O][O]
CH3 S CH3
O
CH3 S CH3
O
O
dimetilsulfid dimetilsulfoksid(sulfinil)
dimetilsulfon(sulfonil)
Sumporni analozi alkohola su tioli /SH- grupa merkapto-/
Sumporni analozi etara (uobičajeno ime tioetri) zovu se sulfidi.
•Veza SH je slabija od OH pa su jedinjenja sa SH grupom jače kiseline od oksigenovih analoga.
Grupa RS- zove se alkiltio- (RS- alkantiolatna).
Sulfidi se lako oksiduju do sulfona transformacijom koja se vrši preko sulfoksidnog intermedijera, a tioli do disulfida (blaži uslovi) ili sulfonskih kiselina.
važan biološki proces - reverzibilno formiranje disulfida iz tiola
FG - AZOT KAO HETEROATOM
AMINI
• jedna od najčešćih FG u molekulima lijekova• slabe su baze zbog slob. el. para na N. Kad slob.el. par na N gradi kovalentnu vezu sa četvrtom alkil
grupom nastaju KVATERNERNA AMONIJUM JEDINJENJA, koja su + naelektrisana, a pošto nisu u mogućnosti da daju ili primaju proton neutralna su jedinjenja.
Amini mogu da grade H-veze sa vodom pa su rastvorljivi u vodi.
Sa kiselinama amini grade soli.• bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
• Reakcije na primarnu aromatsku amino grupu
Diazo reakcija NH2 NH3+
Cl- HON O
NaNO2 / HCl
N HH
H+
Cl-
N N OHH+
Cl- H2O-
N N+
Cl- +
OH
anilin anilin hidroklorid
fenil diazonijum klorid - naftol 2
ONa
NN
NaOH
• Reakcije na sulfonamidsku grupu
Reakcija građenja soli s otopinom srebro nitrata, AgNO3
Ar SO2NHR + AgNO3 Ar SO2NR
Ag
+ HNO3
Alifatski amini
Izonitril reakcija
CRNKOH++
izonitril
3 H2O+KCl3+CHCl3R NH2
PRIMER: MORFIN
N
H
H
O OH
CH3
HO
fenolna grupa sa bazomgradi so fenolat (npr. sa NaOH Na-fenoksid)
sa kiselinom terc. amingradi so
FG - AZOT KAO HETEROATOM AMIDI funkcionalni derivati karboksilnih kiselina; najmanje reaktivni od svih derivata
karboksilnih kiselina (dodatna rezonanciona sposobnost slob.el. para na N); adiciono-eliminacione reakcije u koje stupaju zahtevaju oštrije reakcione uslove (zagrijavanje, pod jako kis. ili baznim uslovima)
tautomerija vodonikovi atomi na N i C u susjedstvu karbonilne grupe amida su
neznatno kiseli N-H (pKa oko 15) C-H mnogo manje kiseli (pKa oko 30)• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
LAKTAMI (INTRACIKLIČNI AMIDI)-nastaju djelovanjem toplote na aminokiseline• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
IMIDI azot se nalazi između dvije karbonilne grupe pa je kiselost mnogo veća
nego kod amida (pKa imida oko 8, a amida oko 15) ● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina
KARBAMATI• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
UREA • neutralna u pogledu kiselinsko-baznih osobina
R CH CH2 C
O
OH
NH2 toplotaC
N
CH2
HH
RC O
AMIDINI
● funkcionalni derivati amida bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina, pKa 9-10 (imidni azot ima slob.el. par, zbog rezonance baznost je povećana)
GVANIDINI
● funkcionalni derivati uree veoma bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina, pKa oko 13 (imidni azot ima slob.el. par, zbog rezonance baznost je povećana)
NITRILI kao supstituent –CN grupa /cijano/ mogu se hidrolizovati razbl. kiselinama ili bazama do
odgovarajućih karboksilnih kiselina; redukcijom nitrila nastaju aldehidi i amini
• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina
AMIDI, IMIDI, AMIDINIAMIDI, IMIDI, AMIDINI
RC
NH2
O
R
OH
NH
keto-enol tautomerija amida
RC
NH2
NH
+ H+
R NH2
NH2
+
amidinpKa oko 12
amidini su jake organske baze
amidi su neutralni
HN OO N OO
+ H+
=
HN OHO
+ H+
imid
imidi su slabe organske kiseline
R CH
OH
CH2 Cn
O
OHH+
CH
O
C
CH2
O
R
n
+ H2O
n=2 laktonn=3 -lakton
R CH
OH
CH2 Cn
O
OHH+
CH
O
C
CH2
O
R
n
+ H2O
n=2 laktonn=3 -lakton
LaktoniLaktoni su su
intraciklični intraciklični estri.estri.
R CH
NH2
CH2 n
C
O
OHtoplota
C
CH2
C
N
O
H
R
H
n
+ H2O
n = 2 laktamn = 3 -laktam
R CH
NH2
CH2 n
C
O
OHtoplota
C
CH2
C
N
O
H
R
H
n
+ H2O
n = 2 laktamn = 3 -laktam
LaktamiLaktami su su
intraciklični intraciklični amidi.amidi.
CH2
COOH
COOH
n
+ R'NH2
C
N
CCH2
O
O
R'n
+ 2 H2O
CH2
COOH
COOH
n
+ R'NH2
C
N
CCH2
O
O
R'n
+ 2 H2O
Imidi su Imidi su N - N - analozi analozi cikličnih cikličnih anhidrida.anhidrida.
FG – ZNAČAJ ZA JONIZACIJU LIJEKAFG – ZNAČAJ ZA JONIZACIJU LIJEKA
• mnogi lijekovi sadrže aminsku funkcionalnu grupu • Aminska grupa je često uključena u vezivne interakcije lijeka sa njegovim
ciljnim mjestom.
• amini su slabe baze• utvrđeno je da su mnogi od najefikasnijih lijekova amini sa vrednostima
pKa 6-8.
• lijekovi koji su djelimično jonizovani pri pH krvi mogu lako postići ravnotežu između jonizovanih i nejonizovanih oblika
• prolaze ćel. membranu u nejonizovanom obliku, a jonizovani oblik omogućava lijeku dobru rastvorljivost u vodi i dobru vezivnu interakciju sa njegovim receptorom
N-H+H+
-H+
N-HH
prolazimembrane
rastvorlj iv u vodiinterakcije sa receptorom
N-H+H+
-H+
N-HH
prolazimembrane
rastvorlj iv u vodiinterakcije sa receptorom
Ako je pH = pKa lek je 50% jonizovan, lekovi sa pKa 6-8, su približno 50% jonizovani na pH krvi (7,4).
H2N S
O
O
NH2
sulf anilamid pKa 10,4
H2N S
O
O
NH -
+ H+
zbog elektron-akceptorskih osobina sulfonil grupe u sulfonamidu, kombinovanih sa elektron-akceptorskim osobinama fenil grupe, veza između N i H je ekstremno slaba, te sulfonamid disosuje u vodi i otpušta proton kao i druge slabe kiseline.
SULFONAMIDISULFONAMIDI
Derivati p-aminobenzensulfonamida, amfoterna jedinjenja (rastvaraju se i u bazama i u kiselinama-rastvorljivi u biološkim tečnostima – jedna od najznačajnijih osobina SA).
pH > pKa, povećana rastvorljivost SA (prisutniji anjonski oblik)pH < pKa, raste maseni udeo molekulskog oblika
FG - AZOT I SUMPOR KAO HETEROATOMI
SULFONAMIDI (NESUPSTITUISANI)● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina (SO2 /sulfonil/ grupa
rezonantno stabilizuje anjon, koji nastaje nakon disocijacije protona).
SULFONAMIDI (MONOSUPSTITUISANI)● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina (SO2 grupa rezonanciono
stabilizuje anjon, koji nastaje nakon disocijacije protona.
SULFONAMIDI (DISUPSTITUISANI)● neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina (nema protona na
azotu sulfonamida)
H2N S
O
O
NH2
kiselinsko-bazne osobine prisutnih funkcionalnih grupa u molekulu lijeka su ključne za djelovanje lijeka kao organske kiseline ili baze, za razumjevanje djelovanja lijeka i predviđanje njegovog ponašanja u tjelesnim tečnostima.
• Za predviđanje rastvorljivosti lijeka u vodi mora se odmjeriti
broj i jačina hidrofilnih grupa u molekuli nasuprot prisutnim
lipofilnim grupama. Ako molekul ima više izražen hidrofilni
karakter, interakcijom sa vodom preko vodoničnih veza i jon-
dipol privlačenjem, može se očekivati da je rastvorljiv u vodi.
• Ako je molekul deficitaran u hidrofilnim grupama, ali umjesto
njih ima lipofilan dio sposoban za Van der Waalsova
privlačenja, tada će biti rastvorljiv u nevodenoj ili lipofilnoj
sredini.
• Poznavanje karaktera svake funkcionalne grupe u lijeku
dopušta predviđanje rastvorljivosti molekula odmeravanjem
značaja svakog tipa interakcija.
FG – ZNAČAJ ZA RASTVORLJIVOST LIJEKAFG – ZNAČAJ ZA RASTVORLJIVOST LIJEKA
PORASTU polarnosti doprinose FG kao što su:
hidroksilna (-OH), karboksilna (-COOH), aminska (-NH2)amidna (-CONH2)
SMANJENJU polarnosti doprinose:ugljovodonični lanacaromatični sistemetarski kiseonik (-C-O-C-)estarska grupa (-COO-C-)
POLARNOSTPOLARNOST JEDINJENJA JEDINJENJA
NomenNomenkklaturlaturaa
PrefixPrefix--OSNOVAOSNOVA--SufixSufix
broj C atoma vrsta (klasa) jedinjenja
broj, položaj supstituenata
IUPAC:
FG – HEMIJSKA NOMENKLATURA LIJEKAFG – HEMIJSKA NOMENKLATURA LIJEKA
FUNKCIONALNE GRUPE
alkil, alkoksi, halogeni - kao supstituenti pojavljuju
se u prefiksu
funkcionalne grupe (pi-veze, alkohol, aldehid, keton, karboksilne kiseline) određivaće sufiks osnovnog niza.
Ukoliko je više od jedne funkcionalne grupe prisutno poštuje se prioritet.prioritet.
Grupa najvišeg prioriteta određuje sufiks. Ostale grupe se uklapaju kao deo prefiksa.
Napomena: nezasićene (pi veze) u osnovnom nizu se uvjek navode kao sufiks.
FUNFUNKCKCIONALIONALNENE GRUP GRUPEEPOREDAK PO OPADAJUĆEM PRIORITETUPOREDAK PO OPADAJUĆEM PRIORITETU
1 karboksilna kis. -COOH
2 sulfonska kis. -SO3H
3 estar -COOR
4 kiselinski hlorid -COCl
5 amid -CONH2
6 nitril -CN
7 aldehid -CHO
8 keton -CO
9 alkohol -OH
10 fenol -OH
11 tiol -SH
12 amin -NH2
13 etar -OR
14 sulfid -SR
FUNFUNKCIONALNAKCIONALNA GRUPGRUPAA
FORMULAFORMULA FUNFUNKCIONALNAKCIONALNA GRUPGRUPAA
FORMULAFORMULA
MITOMICIN CMITOMICIN CN
O
O
NH
CH2
OCH3
O C
O
NH2H2N
H3C
aziridin - bazanN
O
O
NH
CH2
OCH3
O C
O
NH2H2N
H3C
pirolin - bazan
karbamat - neutralan
mešani ketal - bazan10 amin - bazan
α,β-nezasićeni ketoni - neutralni
PRIMJERPRIMJER
MINI MINI TESTTEST
Identifikujte sljedeća jedinjenja kao kisela, bazna, amfoterna (na osnovu prisutnih kiselih i baznih funkcionalnih grupa) ili neutralna. Zaokružite funkcionalne grupe koje su odgovorne za kisele/bazne osobine jedinjenja.
3o amin bazan
fenolkiseo
2o alk.kiseo
etarbazan
amfoterno jed.
kvatern. amonijumneutralanestar
neutralan
neutralno jed.
imidkiseo
amidneutralan
kiselo jed.
3o aminbazan
epoksidbazan
estarneutralan
1o alkoholkiseo
bazno jed.
nesupstit. i monosupst.sulfonamidi kiseli
2o amin bazan amfoterno jed.
ODGOVOR
1
23
456
7
8
910 11 12
12a
OH OHO O
CONH2
OH
N
OHHH
H3C OH
H3C CH3
tetraciklin
PRIMER: Identifikujte funkcionalne grupe u molekulu tetraciklina
4-dimetilamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-oktahidro-3,6,10,12,12a-pentahidroksi-1,11-diokso-6-metil-2-naftacenkarboksamid.
Jedinjenje sadrži parcijalno hidriran tetracen (derivat oktahidro naftacena).Prsten D je aromatičan, a ostali prstenovi su djelimično hidrirani.FG: fenolna, 2 terc. alkoholne i dve enolne; dve keto grupe u prstenu A i C, terc. amin i amid u prstenu A. AMFOTERNO jedinjenje
1
23
456
7
8
910 11 12
12a
OH OHO O
CONH2
OH
N
OHHH
H3C OH
H3C CH3
DD
N
N
O
OO
H
H
C2H5
C2H5
N
N
O
OO
H
H
C2H5
C6H5
N
N
OH
O2N CH3N
N
N NH2
NH2
O
NAPIŠITE HEMIJSKE NAZIVE ZA SLJEDEĆE SPOJEVE:NAPIŠITE HEMIJSKE NAZIVE ZA SLJEDEĆE SPOJEVE:
HO
NH
CH3
O
OH3C
HN CH3
O
H3C
N
O
N
Cl
N
N N
N
O
H3C
O
CH3
CH3
HN
CH3
OH
CH3
,HCl
N
N
OCH3
H3CO
H3CO
NH2
NH2
COOC2H5
NH2
HN
Cl
Cl
COONa
N
N
O
OO
H
H
C2H5
C2H5
N
N
O
OO
H
H
C2H5
C6H5
BARBITON FENOBARBITON 5,5-dietil-pirimidin-2,4,6-trion 5-etil-5-fenil-pirimidin-2,4,6-trion
5,5-dietilbarbiturna kiselina (Veronal) 5-etil-5-fenilbarbiturna kiselina (Luminal)
N
N
OH
O2N CH3
METRONIDAZOL
2‑(5‑nitro‑2‑metilimidazolil)etanol
N
N
N NH2
NH2
O
MINOKSIDIL 6-(piperidinil)pirimidin- 2,4-diamin 3-oksid
H3C
N
O
N
ClDIAZEPAM 7-hlor-1-metil-5-fenil-1,4-benzodiazepin-2-on
HN
CH3
OH
CH3
,HCl
EFEDRIN-HIDROHLORID,hidrohlorid (1R,2S)-2-metilamino-1-fenilpropanol
OH3C
HN CH3
O
FENACETIN, N-(4-etoksifenil)-acetamid
N
N N
N
O
H3C
O
CH3
CH3
KOFEIN1,4,6-trimetil-4,6-dihidro-purin-5,7-dion
HO
NH
CH3
O
PARACETAMOL
N-(4-hidroksifenil)acetamid
N
N
OCH3
H3CO
H3CO
NH2
NH2
TRIMETOPRIM
2,4-diamino-5-(3,4,5-trimetoksibenzil)pirimidin
COOC2H5
NH2
ANESTEZINetilestar 4-aminobenzojeve kiseline
HN
Cl
Cl
COONa
DIKLOFENAK-Na
natrijum-2-[(2,6-dihlorfenil)amino]fenil]acetat
• METIL DERIVATI KSANTINA
KOFEIN CH3 CH3 CH3
TEOFILIN CH3 CH3 H
TEOBROMIN CH3 H CH3
N
N
O
O
R1
N
N
R3
R2
R1 R2 R3
KOFEIN
Najjači uticaj
1. CNS stimulacija
2. respiratorna stimulacija
3. skeletna mišićna stimulacija
Srednje jak učinak
1a) diureza
2a) srčana dilatacija
3a) srčana stimulacija
TEOBROMIN
Najjači uticaj
1. diureza
2. srčana dilatacija
3. srčana stimulacija
Srednje jak učinak
1a) CNS stimulacija
2a) respiratorna stimulacija
3a) skeletna mišićna stimulacija
Mureksid reakcija
N
N
O
O
R1
N
N
R3
R2
N
N
O
O O
R2OH
OO
O
N
N
R1
O R2
R1
HCl / HNO3
t
H2O2-
NH3
R1
R2NR2
OO
O
N
N
R1
N
N
O
OH4NO
ALOKSANTIN
MUREKSID