docchorg sem. zimowy 2015 po6
download 
Reklamacja Transkrypt
chorg sem. zimowy 2015 po6
Aminy Klasyfikacja amin 1° 2° właściwości fizyczne 3° polarne – do C5 rozpuszczalne w wodzie alifatyczne wiązanie wodorowe aromatyczne Budowa przestrzenna amin temperatura wrzenia Właściwości zasadowe amin NH3 + HCl NH4Cl RNH2 + HCl RNH3Cl = RNH3+Cl- Właściwości zasadowe amin pKa jonów amoniowych amoniak 9.26 metyloamina 10.66 dimetyloamina 10.73 trimetyloamina 9.81 anilina 4.63 pirolidyna mocny kwas słaby kwas 11.27 słaba zasada pirydyna mocna zasada Właściwości zasadowe amin aromatycznych 5.25 Otrzymywanie amin redukcja związków nitrowych aminy aromatyczne silna stabilizacja przez rezonans Wpływ podstawnika na zasadowość słaba stabilizacja przez rezonans anilina aminy alifatyczne H2 / Pt Otrzymywanie amin Otrzymywanie amin specyficzne metody przemysłowe alkilowanie amoniaku i amin – reakcja SN2 aminy aromatyczne: substytucja nukleofilowa!!! amoniak 1° amina 2° amina metyloaminy: mono, di, tri: alkilowanie 3° amina 4° sól amoniowa Otrzymywanie amin Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin Synteza Gabriela – aminy 1° Otrzymywanie amin Otrzymywanie amin Aminowanie redukcyjne aldehydów i ketonów Redukcja nitryli – aminy 1° Redukcja amidów – aminy 1° amfetamina Otrzymywanie amin Reakcje amin Reakcje przegrupowania – aminy 1° alkilowanie amin 1°, 2° i 3°– reakcja SN2 Przegrupowanie Hofmanna amidów 1° amina 2° amina 2° amina 3° amina 3° amina Reakcje amin metylowanie i degradacja Hofmanna 4° sól katalizatory amoniowa Reakcje amin acylowanie amin 1°i 2° czynniki acylujące: chlorki i bezwodniki kwasowe aminy 1° N-podstawionyamid E2 – eliminacja niezgodna z regułą Zajcewa aminy 2° określanie budowy grup alkilowych aminy 3° N,N-dipodstawionyamid brak reakcji Reakcje amin Reakcje amin aromatycznych rozróŜnianie rzędowości amin reakcja z HNO2 tworzenie soli diazoniowych 1° aminy alifatyczne 1° aminy aromatyczne 2° aminy alifatyczne i aromatyczne 3° aminy aromatyczne aminy alifatyczne właściwości soli diazoniowych Reakcje soli diazoniowych Reakcje soli diazoniowych podstawienie grupy N2+ nukleofilem tworzenie nitryli tworzenie fenoli tworzenie arenów Reakcje soli diazoniowych Reakcja sprzęgania - synteza barwików diazowych słaby elektrofil Reakcje amin aromatycznych substytucja elektrofilowa silnie zaktywowany pierścień z fenolami z 3° aminami aromatycznymi reakcja substytucji elektrofilowej w pierścieniu aromatycznym Aminokwasy (α-) Aminokwasy klasyfikacja – budowa chemiczna • połoŜenie grupy NH2: α, β, γ, δ ... ω • rzędowość grupy NH2 : 1°, 2° • ilość grup COOH i NH2 • COOH = NH2 : obojętne • COOH > NH2 : kwasowe • NH2 >COOH : zasadowe • inne pierwiastki: siarka • inne grupy funkcyjne: OH, pierścień aromatyczny * * klasyfikacja – znaczenie biologiczne aldehyd L-glicerynowy (S) L-seryna (S) • białkowe (20) / niebiałkowe • podstawowe (10) (egzogenne, niesyntezowane, dostarczane) / pozostałe (10) (endogenne, syntezowane) Aminokwasy Aminokwasy klasyfikacja, budowa chemiczna klasyfikacja , budowa chemiczna fenyloalanina leucyna glicyna H seryna i-Bu alanina Me izoleucyna s-Bu walina tyrozyna treonina R – H lub grupa alkilowa i-Pr grupa OH i/lub Ph Aaminokwasy Aminokwasy klasyfikacja , budowa chemiczna klasyfikacja , budowa chemiczna kwas asparaginowy cysteina asparagina prolina kwas glutaminowy metionina glutamina tryptofan siarkowe z pierścieniem pirolidyny kwasowe Aminokwasy Aminokwasy klasyfikacja, budowa chemiczna lizyna histydyna arginina zasadowe obojętne amidy kwasowych Właściwości • • • • • nielotne, krystaliczne, wysokie temperatury topnienia nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych rozpuszczalne w wodzie duŜy moment dipolowy w roztworach wodnych bardzo niskie stałe kwasowości i zasadowości w porównaniu z kwasami i aminami Aminokwasy Aminokwasy Właściwości jon obojnaczy Właściwości amfoteryczne glicyna jon dipolowy sól wewnętrzna Ka = 1.6 x 10-10 kwasy k. Ka = 10-5 centrum zasadowe zasada mocniejsza kwas słabszy Kb = 2.5 x 10-12 aminy Kb = 10-4 zasada słabsza kwas mocniejszy centrum kwasowe Aminokwasy Aminokwasy Właściwości amfoteryczne, punkt izoelektryczny Właściwości amfoteryczne punkt izoelektryczny (pI) = wartość pH, przy której aminokwas jest w roztworze w postaci jonów obojnaczych lizyna glicyna kwas asparaginowy pH = pI = 9.74 pH = pI = 5.97 pH = pI = 2.77 pH = 5.97 < pI (kwasowe) pH = pI = 5.97 (obojętne) pH = 5.97 > pI (zasadowe) aminokwasy obojętne pI = 5.0 – 6.5 aminokwasy zasadowe pI = 7.6 – 10.8 aminokwasy kwasowe pI = 2.7 – 3.2 kation Aminokwasy jon obojnaczy Otrzymywanie aminokwasów reakcja Hella-Volharda-Zielinskiego Elektroforeza rozdział aminokwasów w polu elektrycznym katoda anoda reakcja Streckera kation anion anion reakcja Gabriela jon obojnaczy aminowanie ftalimidkiem potasowym Właściwości aminokwasów Właściwości aminokwasów Właściwości grupy karboksylowej: Właściwości grupy karboksylowej: • tworzenie soli z zasadami • tworzenie estrów z alkoholami w obecności H+ dezaktywacja grupy karboksylowej • tworzenie chlorków kwasowych z SOCl2 • tworzenie estrów z alkoholami i H+ • tworzenie amidów (z chlorków kwasowych) Właściwości grupy aminowej: • tworzenie soli z kwasami sole wewn. peptydy białka • reakcja z HNO2 • tworzenie amidów (z chlorkami kwasowymi lub bezwodnikami) Wykrywanie aminokwasów Właściwości aminokwasów reakcja z ninhydryną Właściwości grupy aminowej • acylowanie - tworzenie amidów dezaktywacja grupy karboksylowej fioletowa barwa Właściwości aminokwasów tworzenie wiązań amidowych • dezaminacja: reakcja z HNO2 mieszanina alkenów i alkoholu NH , kation tert-pentylowy - H2O taka reakcja nie zachodzi wiązania amidowe płaskie Aminokwasy Amidy Pochodne kwasów karboksylowych i amin glicyna Gly G Ala A alanina lub bezwodnik kwasowy walina N, Ndipodstawiony amid wiązanie amidowe amidy: nie mają właściwości kwasowych ani zasadowych hydrolizują w obecności kwasów i zasad Val leucyna Leu izoleucyna Ile seryna Ser fenyloalanina Phe V L I S F treonina Thr tyrozyna Tyr cysteina Cys metionina Met prolina Pro tryptofan Trp T Y C M P W kwas asparaginowy Asp D kwas glutaminowy Glu E asparagina Asn N glutamina Gln Q lizyna Lys K arginina Arg R histydyna His H Peptydy Peptydy Budowa: polimery aminokwasów n=2 Rodzaje wiązań wiązanie amidowe = peptydowe N-C = 0.132 nm (0.147 nm) 2 dipeptydy trwałe hydroliza 35% HCl wiązanie disulfidowe n=3 6 tripeptydów glutation Glu - Cys - Gly n=8 > 4000 oktapeptydów polipeptydy M < 10000 białka M > 10000 Peptydy Peptydy Określanie struktury peptydów Określanie struktury peptydów • jakie aminokwasy wchodzą w skład peptydu? w jakiej kolejności występują w łańcuchu? • ile jest jednostek kaŜdego z nich? Sekwencjonowanie peptydów peptyd + 35% HCl hydroliza wszystkich wiązań amidowych redukcja wszystkich wiązań disulfidowych ANALIZATOR AMINOKWASÓW chromatografia – rozdział na kolumnie, wymywanie buforami Metody chemiczne: oznaczanie reszty N-końcowej metoda Edmana metoda Sangera • przyłączenie ragenta • hydroliza wiązań peptydowych - odrywanie aminokwasu N-terminalnego • identyfikacja Metoda enzymatyczna: oznaczanie reszty C-końcowej Synteza peptydów Węglowodany – Cn (H2O)m = cukry = sacharydy - H2O polihydroksylowane aldehydy i ketony NH , CO2 + H2O chlorofil Cn (H2O)m proste: monosacharydy (monocukry) cukry złoŜone: dwa lub więcej cukrów prostych: disacharydy (dwucukry) trisacharydy, tetra...., polisacharydy (wielocukry) 1. zablokowanie grupy NH2 2. zablokowanie grupy COOH 3. połączenie aminokwasów (aktywacja grupy COOH) 4. usunięcie grup blokujących cukry proste: C4 C5 C6 C7 aldozy tetroza pentoza heksoza heptoza ketozy tetruloza pentuloza heksuloza heptuloza Węglowodany: szereg D cukrów Węglowodany = cukry aldehyd D-(+)-glicerynowy czynność optyczna heksoza ilość izomerów = 2n n =4 32 n = ilość C* aldehyd glicerynowy aldehyd D i L-glicerynowy D-(-)-erytroza D-(-)-ryboza D-(-)-treoza D-(-)-arabinoza D-(+)-ksyloza D-(-)-liksoza wzór Fischera D-(+)-alloza D-(+)-glukoza D-(+)- altroza D-(+)-galaktoza D-(-)- idoza D-(+)- taloza Właściwości aldehydów i ketonów Węglowodany D-erytroza D-(-)- guloza D-(+)- mannoza D(-)- i L(+)-erytroza • addycja nukleofilowa alkoholi do grupy karbonylowej hemiacetal = półacetal α enancjomery β γ- i δ-hydroksykwasy – laktony = estry wewnętrzne γ- i δ-hydroksyaldehydy i ketony – wewnętrzne hemiacetale lub acetale α-D-erytrofuranoza i β -D-erytrofuranoza 4-hydroksybutanal diastereoizomeryczne hemiacetalowe formy cukrów α i β o róŜnej konfiguracji tylko na anomerycznym = hemiacetalowym at. C Hemiacetalowe formy cukrów furan 5-hydroksypentanal * hemiacetalowy = anomeryczny atom C piran Hemiacetalowe formy cukrów równowaga w roztworze wodnym D-glukoza wzory Hawortha = taflowe wzory konformacyjne * * anomery β-D-glukopiranoza i α-D-glukopiranoza α-D-glukopiranoza (EtOH) tt 146°C [α]D + 112.2 ° forma łańcuchowa D-glukozy β-D-glukopiranoza tt 148-155° [α]D + 18.7 ° (EtOH-H2O) w równowadze [α]D + 52.5 ° 36% anomer β trwalszy anomer α mniej trwały 0.02% MUTAROTACJA 64% forma bardziej trwała Hemiacetalowe formy cukrów Mutarotacja równowaga w roztworze wodnym MUTAROTACJA zmiana skręcalności właściwej roztworu kaŜdej z anomerycznych form cukru do wartości odpowiadającej stanowi równowagi między: anomerami α i β (formy hemiacetalowe) oraz formą łańcuchową (forma aldehydowa) następuje dzięki otwarciu pierścienia β-D-glukopiranoza bardziej trwała niŜ α-D-glukopiranoza ale β-D-mannopiranoza mniej trwała niŜ α-D-mannopiranoza wzory konformacyjne Reakcje cukrów Ketozy • Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej • Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej • Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych rybuloza Deoksycukry ksyluloza fruktoza = lewuloza α-D-fruktofuranoza Aminocukry alkoholowych Cukry o rozgałęzionych łańcuchach ryboza 2-deoxyD-ryboza L-daunozamina arabinoza glukoza mannoza galaktoza fruktoza D-apioza Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Redukcja cukrów [aldoza alditol] mannoza α-D-mannopiranoza β-D-mannopiranoza Utlenianie cukrów • HNO3 aldoza kwas aldarowy • Br2 aldoza kwas aldonowy mannitol galaktoza α-D-galaktopiranoza β-D-galaktopiranoza glukoza kwas glutarowy kwas alduronowy galakcytol glukoza glucytol = sorbitol fruktoza glucytol + mannitol ksyloza kwas ksylonowy forma hemiacetalowa Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Utlenianie cukrów Utlenianie cukrów • odczynnik Benedicta lub Fehlinga • odczynnik Benedicta, odczynnik Tollensa odczynnik Tollensa co z fruktozą i innymi ketozami? aldoza fruktoza: pozytywna próba Benedicta (czerwony osad Cu2O) α-D-aldopiranoza β-D-aldopiranoza α-D-aldofuranoza pozytywna próba Benedicta (czerwony osad Cu2O) pozytywna próba Tollensa (lustro srebrowe) β-D-aldofuranoza Ag ketoza aldoza oraz Tollensa Ag (lustro srebrowe) enolizacja endiol aldoza aldoza ketoza kwas aldonowy Epimeryzacja cukrów dwa kwasy aldonowe dwa kwasy aldonowe Reakcje cukrów ustalanie się równowagi w roztworach zasadowych aldoz lub ketoz między: dwiema epimerycznymi (diastereoizomerycznymi) aldozami, ketozą i odpowiednią formą enolową Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Tworzenie pochodnych krystalicznych z pochodnymi amoniaku Reakcja z hydroksyloaminą oksym D-galaktozy glukoza forma enolowa mannoza Reakcja z hydrazyną i fenylohydrazyną glukoza i mannoza - epimery fenylohydrazon D-rybozy fruktoza Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Reakcje cukrów z pochodnymi amoniaku Tworzenie cyjanohydryn – przedłuŜanie łańcucha synteza Kilianiego-Fischera Reakcja z nadmiarem hydrazyny i fenylohydrazyny nowe centrum asymetrii jedna cząsteczka fenylohydrazyny jest utleniaczem dwie cyjanohydryny D-arabinoza D-ryboza arabinoza difenylohydrazon D-rybozy = D-arabinozy = D-rybulozy D-rybuloza difenylohydrazon D-glukozy = D-mannozy = D-fruktozy dwie epimeryczne aldozy i odpowiadająca im ketoza tworzą ten sam osazon dwie iminy D-glukoza i D-mannoza Reakcje cukrów Ustalanie budowy cukrów Skracanie łańcucha – degradacja Wohla Utlenianie kwasem nadjodowym – rozszczepienie wiązań C – C rozszczepienie dioli wicynalnych dwa związki karbonylowe D-galaktoza D-liksoza oksym cyjanohydryna D-galaktozy rozszczepienie związków hydroksy-karbonylowych Skracanie łańcucha – degradacja Ruffa kwas + związek kaarbonylowy COO-)2Ca2+ D-ksyloza kwas rozszczepienie trioli H2O2, Fe3+ CaCO3 kwas mrówkowy + dwa związki karbonylowe D-treoza sól Reakcje cukrów Glikozydy Reakcje hemiacetalowej grupy hydroksylowej Glikozydy = Acetale cukrów hemiacetal reakcja spontaniczna acetal O-Glikozydy = Acetale cukrów reakcja katalizowana α β linamaryna (maniok) S-Glikozydy α-D-glukozyd metylowy metylo-α-D- glukopiranozyd β-D-glukozyd metylowy metylo- β-D- glukopiranozyd D-glukoza α-D-glukopiranoza β-D-glukopiranoza N-Glikozydy synigryna (gorczyca) Reakcje cukrów adenozyna (nukleozyd) aglikon – niecukrowa część glikozydu Właściwości acetali Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe Tworzenie eterów w środowisku zasadowym i obojętnym trwałe hydroliza kwasowa metylo-α-Dglukopiranozyd metylo-2,3,4,6-tetra-O-metylo-α-Dglukopiranozyd Właściwości eterów trwałe wiązania eterowe trwałe w środowisku kwaśnym, zasadowym i obojętnym nietrwałe wiązanie acetalowe 2,3,4,6-tetra-O-metylo-D-glukoza Reakcje cukrów Właściwości fruktozy Reakcje cukrów Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe Tworzenie estrów = acetylowanie cukrów D-glukoza α-D-glukopiranoza β-D-glukopiranoza • Reakcje formy łańcuchowej – grupa C=O C2!!! • z H2,Pt lub LiAlH4 – alditole • z NH2OH – oksym • z NH2NH2 – osazon (fenyloosazon) • ulega epimeryzacji • z HCN – rozgałęzienie łańcucha α ZnCl2 Fosforany • Reakcje formy łańcuchowej – grupy -CH2OH AcONa β • z HNO3 – kwas ketoaldarowy 1,2,3,4,6-penta-O-acetylo- α/β-D-lukopiranoza Fruktoza: • nie reaguje z Br2 • nie ulega degradacji Wohla i Ruffa Reakcje cukrów Właściwości fruktozy Reakcje cukrów - podsumowanie • Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej ulega mutarotacji (aldozy i 2-ketozy- cukry redukujące) 2 2 2 właściwości redukujące: • reakcja z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Benedicta • ulegają mutarotacji • tworzą oksymy i fenyloosazony oraz glikozydy • Reakcje formy hemiacetalowej – α-D-fruktofuranoza β-D-fruktofuranoza Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej grupy hydroksylowej hemiacetalowej glikozydy (acetale) hemiacetalowej – glikozydy • Reakcje formy hemiacetalowej – Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych grup hydroksylowych alkoholowych etery, estry alkoholowych – etery i estry Podsumowanie reakcji cukrów Glikozydy = Acetale cukrów mieszanina anomerów α+β (CH3)2SO4, NaOH cukry nieredukujące • nie reagują z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Benedicta • nie ulegają mutarotacji • nie tworzą oksymów ani fenyloosazonów poniewaŜ pierścień nie moŜe się otworzyć + pochodne krystaliczne Disacharydy C12H22O11 (+)-Maltoza (+)-Celobioza Disacharydy C12H22O11 Właściwości chemiczne maltozy i celobiozy • po hydrolizie tworzą glukozę • ulegają mutarotacji: maltoza α (168°), β (112°) • tworzą osazony • wykazują właściwości redukujące (redukują odczynniki: Tollensa, Fehlinga, Benedicta) maltaza, distaza emulsyna wiązanie αglikozydowe wiązanie βglikozydowe • utleniają się do kwasów bionowych • tworzą pochodne: oktametylową (CH3J, Ag2O) i oktaacetylową (CH3COCl) dwa mole glukozy trawiona przez ludzi nietrawiona przez ludzi fermentowana przez bakterie niefermentowana przez bakterie Disacharydy C12H22O11 Dowody budowy maltozy Disacharydy Laktoza – cukier mleczny • właściwości chemiczne podobne jak maltoza i celobioza • rozszczepiana przez emulsynę (wiązanie β-glikozydowe) na glukozę i galaktozę α+β • właściwości redukujące w cząsteczce glukozy celobioza reaguje analogicznie Disacharydy Disacharydy Sacharoza (buraki cukrowe – 15%, trzcina cukrowa – 20%) Dowody budowy laktozy C6H5NHNH2 Br2/H2O hydroliza hydroliza • właściwości chemiczne: cukier nieredukujący, nie redukuje odczynników T. i B., nie ulega mutarotacji, nie tworzy osazonu, oksymu, glikozydów • rozszczepiana przez inwertazę na glukozę i fruktozę (zmiana skręcalności z (+66.5°) na (-22°): cukier inwertowany • tworzy pochodne oktametylową (CH3J, Ag2O) i oktaacetylową (CH3COCl) wiązanie C1-C2 β-D-fruktofuranozylo-α-D-glukopiranozyd α+β α+β α-D-glukopiranozylo-β-D-fruktofuranozyd Polisacharydy Polisacharydy Skrobia - Materiał zapasowy roślin Amyloza celobioza maltoza częściowa hydroliza: celuloza całkowita hydroliza: Amylopektyna glukoza skrobia celuloza materiał budulcowy roślin 20%, rozpuszczalna w wodzie 80%, nierozpuszczalna w wodzie hydroliza skrobi (H+, enzymy) dekstryny maltoza azotan celulozy – nitroceluloza glukoza (1000-4000) octan celulozy-jedwab Polisacharydy Sacharydy Amylopektyna Słodkość Glikogen 100000 Związki heterocykliczne Związki heterocykliczne sześcioczłonowe piran pirydyna + _ tlenek etylenu nie aromatyczny aromatyczny podstawienie elektrofilowe – trudniej niŜ w benzenie N, O, S – heteroatomy prolina Związki heterocykliczne pięcioczłonowe - aromatyczność _ + podstawienie elektrofilowe – łatwiej niŜ w benzenie Podstawienie elektrofilowe w aromatycznych związkach heterocyklicznych halogenowanie Zasadowość amin heterocyklicznych piperydyna pirolidyna pirydyna pirol piran nitrowanie pKa = ok. 11 pKa = 5.3 pKa = 0.4 pKa jonów amoniowych acylowanie Friedla-Craftsa Inne aminy heterocykliczne Związki heterocykliczne pięcioczłonowe nasycone alkaloidy THF – cenny rozpuszczalnik związki biologicznie czynne, np. morfina, kodeina, kofeina, nikotyna Inne aminy heterocykliczne Kwasy nukleinowe parowanie zasad wiązania wodorowe N-H, O-H zasady nukleinowe podwójna helisa
