8. Előadás. Nitrogéntartalmú vegyületek. N-tartalmú zsírsav származékok. Aminosavak.

Átírás

1 8. Előadás itrogéntartalmú vegyületek. -tartalmú zsírsav származékok. Aminosavak.

2 ITGÉTATALMÚ VEGYÜLETEK épszerű származékok 3 2 metil-antranilát (szőlő) 300 S szacharin (1977) S - kalcium-ciklamát (1970: rák) a glükóz: keserű íztelen édes; noradrenalin -- 3 : adrenalin szerotonin hisztamin meszkalin 3 kreatin 2 1-fenildiazenil-2-naftilamin (ételszinezék) veronál

3 Tartósítószerek 3 2 a 2 propánsav benzoesav a 2 l 2 al (gyomor) --- -= 2 ajfestőszerek S 3 para-feniléndiamin (fekete) para-amino-difenilamin-szulfonsav ( fehér, szőke) Lázcsillapítók 3 acetil-szalicilsav (aszpirin) fenacetin acetamidofén acetanilid 3

4 Áttekintés Vegyületek egy atommal 2 primer amin szekunder amin tercier amin hidroxilamin imin oxim Vegyületek két atommal hidrazin alkil - hidrazin, -dialkil hidrazin diazovegyületek azovegyületek

5 Karbonsav-származékok 2 2 karbonsavamid (primer) karbonsavhidrazid karbonsavazid () karbonsavamid (szekunder) karbonsavnitril a 2 b 2 ( 2 ) n 2 a-amino(karbon)sav b-amino(karbon)sav w-amino(karbon)sav itro- és nitrozó vegyületek 2 - nitrovegyületek nitrozovegyületek - nitrozovegyületek

6 omenklatúra, példák A. AMIK telített, telítetlen gyűrűs, egyenes láncú csoportok száma: egy, két... értékű Ammónia/ammonium ion: 3 4 (primer, szekunder, tercier amin) (kvaterner amin) Alkil-amin: SPTÉV: amino metil-amin ciklohexil-amin anilin* (aminobenzol) 2 allil-amin 2 ( 2 ) amino-4-oktadecén-1,3-diol SPTÉV: alkilamino 3 3,-dimetil-amin,-diciklohexil-amin metilamino-1-etanol ,,-trimetil-amin,-dimetil anilin -metil--etil-propilamin

7 I tetrametil-ammóniumjodid 1,3-propán diamin (trimetiléndiamin) -propilamino--butilamin (spermidin*) iklusos aminok etilénimin pirrolidin piperidin morfolin* prolin piridin nikotin * imidazol B. IMIEK SPTÉV: imino, alkilimino propán-1-imin imidazol a-imino-propánsav metilbután-2-imin (Schiff-bázis)

8 . IDXILAMIK SPTÉV: hidroxiamino 3 -metil-hidroxilamin -etil--metil-hidroxilamin D. XIMK ciklohexanon-oxim (ketoxim) benzaldehid-oxim (aldoxim) E. IDAZIK 2 2 hidrazin metil-hidrazin 3,-dimetil-hidrazin -etil- -metil-hidrazin F. KABSAVSZÁMAZÉK a-amino propánsav, alanin* ecetsavamid ecetsavhidrazid ecetsavazid

9 G. AZ- ÉS DIAZVEGYÜLETEK (pl. azo-alkánok) SPTÉV: alkilazo 2 ( 2 ) 2 3 azometán metilazo-etán diazometán 2 -- diazoecetsav 6-diazo-5-oxo-norleucin (D). IT- ÉS ITZVEGYÜLETEK SPTÉV: nitro, nitrozo nitro-metán 1-nitro-propán 2-nitro-1-etanol nitrozo-bután - nitrozo, - dietilamin (whisky)

10 Kémiai szerkezet A. AMIK (IDAZIK) 7 : 1s 2, 2s 2, 2p x1, p y1, p z 1 E:3,0 (sp 3 ) - 3 kötő sp 3 pálya d 107 d d nemkötő sp 3 pálya - nemkötő > kötő (térigény) - piramisos térszerkezet m=1,44 D m=0,61 D ha a három szubsztituens különböző, az amin királis nagy csoportoknál Kiralitás: tercier amin (I), kvaterner amin (II) (I) (II)

11 B. KABSAVAMIDK (sp 2 ), (sp 2 ), (sp 2 ) - 3 kötő sp 2 pálya - 1 nemkötő p pálya - planáris konfiguráció.. : határszerkezetek 114 d 121 d 1, gátolt rotáció cisz-transz izoméria 1,24. KABSAVAZIDK (sp 3 ), (sp) metilazid pm 112 pm D. KABSAVITILEK (sp), (sp) acetonitril

12 E. DIAZVEGYÜLETEK (sp 2 ), (sp) Példa: 2 2, diazometán, fp.: - 23, sárga gáz 2 2 d 2 d 1,34Å 1,13Å lineáris konfiguráció konjugált rendszer - 1,47Å = 1,24Å = 1,34Å 1,09Å F. ITVEGYÜLETEK (sp 3 ), (sp 2 ), (sp 2 ) ½ 127 1,22Å ½ planáris konfiguráció szimmetrikus konjugált rendszer r(-) 1,36Å > r( ) 1,22Å > r(=) 1,15Å G. ITZVEGYÜLETEK (sp 3 )/(sp 2 ), (sp 2 ), (sp 2 ) 2 nitrozo oxim tautomeria

13 Fizikai sajátságok A. AMIK -híd: donor és akceptor : : 1. ldékonyság: vízben jobb, mint az alkoholok oldószerek: dietil-amin, trietil-amin (89,5 ), piperidin (106 ), morfolin (129 ) 2. Forráspont Mt , ( 3 ) , ( 3 ) B. KABSAVAMIDK -híd: donor és akceptor Fp 1. almazállapot: kis mt amidok kristályosak (pl. acetamid op.: 81, karbamid 133 ) 2. ldékonyság: magas 3. Térszerkezet stabilizálása: a-hélix, b-réteg, b-kanyar. ITVEGYÜLETEK dipólus-dipólus 1. Forráspont: magas Mt Fp ldékonyság: vízben rossz

14 Aminok kémiai reakciói 1. Sav-bázis sajátságok 2. edukció, oxidáció 3. Elimináció 4. Szubsztitúció (alkilezés, acilezés) 5. eakció salétromossavval 1. Sav-bázis sajátságok E()=3,0 E()=2,5 d : d d bázikus jelleg savas jelleg d : d primer szekunder d : bázikus jelleg tercier

15 A. Telített aminok - 2, -: - 2, -, 3 : igen gyenge savak gyenge bázisok pk a pk b 3 9,25 4, ,64 3,36 ( 3 ) 2 10,75 3,25 ( 3 ) 3 9,72 4,28 B. Aromás aminok < anilin pk b = 9,42 protonált anilin ciklohexil-amin pk b = 3,35. eterociklusos aminok > (sp 3 ) > (sp 2 ) pk b = 2,8 8,8 piperidin piridin

16 2. xidáció, redukció Aminok oxidációja D nitrobenzol KMn vagy ( 3 ) ( 3 ) 2 - hidroxilamin vagy ( 3 ) 3 - ( 3 ) aminoxid (-oxid) 3 2 a 2 r S 4 X=,, 2 (csak para) X Aromás aminovegyületek oxidációja 2 2 nitro nitrozo hidroxilamin amino

17 Összehasonlítás: tartalmú vegyületek redukciója kiindulási vegyület Pt Pd/csontszén aney i 2 /kat termék - 2 X - 2 amin Ar- 2 X X -=- oxim Q=- X X Ar- 2 amin amin -=-Q Schiff-bázis X Q szek.amin anilin X ciklohexil-amin pirrol X pirrolidin Lásd még: -- 2, --, -- 2, -

18 3. Elimináció ofmann-elimináció - aminok 3 I As 2 2 D 2 primer amin I ( 3 ) 3 ( 3 ) 3 olefin Q-, Q- Me 2, Me Q olefin Példa D =- 3 ( 3 ) -( 3 ) pentén ZAJEV-termék (4%) 2-pentil-trimetil = 2 ammónium hidroxid 1-pentén FMA-termék (96%)

19 4. Szubsztitúció ALKILEZÉS A. alkil halogenid (-X) B. alkohol. oxovegyület (reduktív) - a A. 3 3 I 3 3 I 3-2 ai I ( 3 ) 2 I... Keverék Al 2 3 B hev Q Q 2-2 Q red 2 /kat, Q 2 imin AILEZÉS karbonsavszármazékok l l ---- acil-amin - --Et Et Példa: sav -azid t butiloxi-karbonil-azid B-amin(osav)

20 5. eakció salétromossavval Alkil-amin primer amin: meghatározás (van Slyke) a 2 /l eagens: a 2 l = 2 al -= 2 -= 2 = nitrozil kation Mechanizmus nitrozo-amin -= diazo -sav diazónium ion karbénium ion Felhasználás: primer amin: 2 szekunder amin: sárga olaj vagy csapadék tercier amin: nincs 2, nincs csapadék

21 Aromás amin (diazotálás) 2 2 S 4, D 2 l 2 a 2 /l 0 l - KI I 2 l anilin 3 P 2 foszfinsav 2 l 3 P 4 Kapcsolási reakciók >p 7 l - 2 benzol-diazónium klorid p 5-p 7 között 2 színezékipar S2 2 a 2 /l 0 S 2 2 l szulfanilsav 3 S 2 2 l 3 S 2 3 3

22 Aminok előállítása 1. Ammónia alkilezése 2. Gabriel szintézis Bázicitás 3. urtius lebontással karbonsavazidból

23 1. Sav-bázis sajátság Savasság (- savak) Karbonsavamidok reakciói 1. Sav-bázis sajátságok 2. edukció, oxidáció Bázicitás 2. edukció (lásd: karbonsavszármazékok) 1. LiAl , 2 primer amid primer amin

24 itrovegyületek reakciói 1. Sav-bázis sajátságok 2. edukció, oxidáció 1. itrovegyületek - savak 3 2, primer és szekunder nitrovegyületek lúgban oldódnak atom, 4 elektron konjugáció 2. itrovegyületek redukciója /kat nitro nitrozó hidroxilamin amino

25 Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Koleszterin észterek Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Koleszterin Epesavak Szteroid hormonok Zsírban oldódó vitaminok eutrális glicerolipidek Foszfolipidek, szfingofoszfolipid kólsav taurokólsav A, D, E, K vitaminok diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin Szfingoglikolipidek cerebrozidok gangliozidek ösztradiol tesztoszteron Terpének Karotinoidok

26 Glicerofoszfolipidek Definíció: növényi vagy állati szövetből apoláros oldószerrel (éter, kloroform, benzol stb.) kioldható anyag Egyszerű lipidek éhány biológiai membrán lipid összetétele a Százalékos összetétel lipid humán vvt plazma membrán humán mielin marhaszív mitokondrium E. coli sejtmembrán foszfatidsav 1,5 0,5 0 0 foszfatidilkolin foszfatidiletanolamin foszfatidilglicerin foszfatidilinozitol foszfatidilszerin 8,0 8,0 0,5 0 szfingomielin 17,5 8,5 0 0 glikolipidek koleszterin egyéb ,5 17 a Adatok forrása:. Tanford, The ydrophobic Effect (ew York: Wiley, 1973) Összetett lipidek lipoproteinek proteolipidek foszfatido/foszfolipopeptidek lipoaminosavak, lipopeptidek lipopoliszacharidok

27 ' 2 = etanolamin kolin szerin inozitol 2 P " 3 - P P P P foszfatidil- -etanolamin (kefalin) foszfatidil- -kolin (lecitin) foszfatidil- -szerin foszfatidil- -inozitol

28 Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Koleszterin észterek Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Koleszterin Epesavak Szteroid hormonok Zsírban oldódó vitaminok eutrális glicerolipidek Foszfolipidek, szfingofoszfolipid kólsav taurokólsav A, D, E, K vitaminok diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin Szfingoglikolipidek cerebrozidok gangliozidek ösztradiol tesztoszteron Terpének Karotinoidok

29 Szfingolipidek Mielinalkotók, axonvédők ( szigetelők ) Alkohol komponens: nem glicerin, hanem a szfingozin, kb. 60 féle 2 2 (2)12 3 Szfingozin (D-eritro-1,3-dihidroxi-2-amino-transz-4-oktadecén) acilezés (2)12 2 ceramid 3 = szénhidrogén B A éterkötés észterképzés

30 A észterképzés B ceramid foszfokolin Szfingomielin (szfingofoszfolipid) éterkötés Egy másik példa: (2)12 3 Galaktozilceramid (szfingoglikolipid, cerebrozid) (2)12 3 GalAcb(1 4)Galb(1 4)Glcb(1 1)ceramid (szfingoglikolipid, gangliozid) 3 a2 Sia

31 Aminosavak

32 Peptid hatóanyagok

33 Aminosavak: alaptulajdonságok glicin cisztein (space filling model) lizin (Fischer projekció)

34 Proteinalkotó aminosavak: osztályozás! 2

35 Aminosavak: a-zwitter ion és w oldallánc

36

37 Aminosavak: kiralitás * * * * L - aszparaginsav D - aszparaginsav

38 Aminosavak: kiralitás * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

39 Aminosavak: D/L nomenklatura L(-) glicerinaldehid D() glicerinaldehid L - aminosav D - aminosav incs királis centrum glicin Két királis centrum L izoleucin (Ile) (2S,3S)-D izoleucin (D-Ile, i)

40 2. Kémiai szintézis Aminosavak előállítása 1. Fehérjék hidrolízise 2. Kémiai szintézis 3. Bioszintézis 4. ezolválás Miller-kisérlet 2, 2, 3, 4 elektromos kisülés aminosavak eduktív aminálás felesleg /Pd 4 2 a-ketosav a-iminosav a-aminosav - Példa: 2 Ph 2 - Ph fenil-2-oxopropánsav (D,L)-Phe 4 só (30 %)

41 2.3. Aminálás (S ) a 2 (1) PBr 3 (2) 2 Br * a-bróm-karbonsav Br a-bróm-karbonsav.. 3 (felesleg) 2 * - 4 a-aminosav (racém) Példa: 2 Ph 2 2 Ph fenilpropánsav (D,L)-Phe 4 só (30-50 %)

42 2.4. Gabriel-féle malonészter szintézis (Met, Asp) Et Et -ftálimido malonsav dietilészter * 1) Bázis 2) -X Et Et 2 3, D (hidrolízis) Példa: * 3 Et Et 22S3 Et Et (D,L)-metionin (racém, (DL-Met)) D 1) aet 2) l- 2 2 S 3 3 D 3 a-aminosav Et 2 Et 2 2S3 a * eagens előállítása Et 2 Et Et Br 2 Br Et - K Et a Et ftálimid kálium

43 2.5. Strecker-szintézis (Ala, Phe) aldehid 1. lépés: lépés: lépés: hidrolízis Példa: 2 3 a-aminonitril addició 2 addició.. : a-aminosav.. a-aminonitril K 2 fenilacetaldehid 2 3 a-aminonitril (D,L)-Phe (70%) (racém)

44 3. Bioszintézis 3.1. eduktív aminálás a-ketoglutársav 4 AD szénhidrát Szénhidrát metabolizmus Enzim L-glutaminsav (L-Glu) AD

45 3.2. Transzaminálás L-Glu E* 2 2 a-ketoglutársav oxálecetsav L-Asp E* = Transzamináz, koenzim = piridoxál-5-foszfát 2 P 3

46 4. ezolválás 4.1. Diasztereomer vegyületpár képzés l 2 D,L-Ala benzoil-klorid 3 -benzoil-alanin D,L-Ala l -benzoil-alanin Brucin/stcrichnin -benzoil-d-ala brucin sója oldhatatlan / 2 -benzoil-d-ala D-Ala 1.) - / 2, D 2.) / 2 -benzoil-l-ala brucin sója oldható / 2 -benzoil-l-ala L-Ala 1.) - / 2, D 2.) / 2

47 2. Enzimatikus módszer 3 2 ( 3 ) 2 -acilezés 3 3 D,L-Ala dezacetiláz enzim acetil-d-ala L-Ala hidrolizis 3 2 D-Ala

48 1. eakció salétromos savval a - Aminosavak kimutatása l a l - a 2 salétromossav 2 Primer amin nitrózium ion :.. 2 : nitrozo amin : : 2 2 diazónium kation Összegzés - 2 a 2 l : l al

49 Szekunder amin Tercier amin 2.. : -nitrozo amin Sanger reakció -nitrozo ammónium ion 2 F a 3 2 F 2 l=254 nm 1-fluor-2,4-dinitro benzol (Sanger, F. 1954) 2,4-dinitrofenil aminosav (Dnp-aminosav) 3. eakció 1-dimetilamino-naftalin-5-szulfonil kloriddal (Dansyl-klorid, artley, 1963) bázis p 7,5-8,0 l S S 2 l 3 3 (Dansyl-aminosav) S l g =360 nm l e =480 nm

50 4. inhidrin reakció (uheman, 1909) ninhidrin aldimin ketimin 5. eakció fluoreszkaminnal ninhidrin p 7-9 l g =390 nm l e = nm - 2 fluoreszkamin-addukt fluoreszkamin (nem fluoreszkál) 2 nem fluoreszkál

51 5. Spektroszkópia (UV) l max (nm) e (M -1 cm -1 l max (nm) kvantum hatásfok Phe Tyr Trp Módszer kromofór Érzékenység (mg/ml szerkezeti hatás A 280 Trp/Tyr erős A 220 peptid kötés nincs fluoreszcencia Trp 5-50 erős vizes oldat (p 5-6, ill. p 3 (ys)) ullámhossz (nm)