Úvod do chemie organických sloučenin Vaznost počet kovalentních vazeb atomu ve sloučeninách + + Methan 4 alkylamin R 2 alkylamonium R + 3 Vodík () - 1 Dusík () - 3 Dusík ( + ) - 4 Uhlík ( ) - 4 1
Vaznost prvků methanol ( 3 ) cystein methylchlorid Kyslík () - 2 Síra (S) - 2 hór (l) - 1 2
Izomerie různé sloučeniny, ale stejný molekulový vzorec Izomerie (např. pro glukosu 6 12 6 ) konstituční konfigurační geometrická optická 3
Konstituční izomerie Konstituce druh atomů i vazeb v molekule, bez prostorového uspořádání Molekulový (sumární) vzorec: 2 6 2 6 4 10 4 10 3 3 2 3 3 3 2 2 3 3 3 ethanol dimethylether butan 2-methylpropan l 3 2 2 3 3 l l l but-1-en but-2-en 1,2-dichlorbenzen 1,4-dichlorbenzen 4 8 4 8 6 4 l 2 6 4 l 2 4
Konfigurační izomerie Konfigurace prostorové uspořádání všech atomů a vazeb bez ohledu na rotaci kolem jednoduchých vazeb Konfigurační izomery mají stejnou konstituci, liší se však konfigurací Geometrická izomerie (cis/trans) ptická izomerie (D/L) 5
Geometrická (cis/trans) izomerie cis-but-2-endiová kyselina (maleinová) trans-but-2-endiová kyselina (fumarová) meziprodukt citrátového cyklu 6
ptická izomerie Rovina symetrie 3 3 3 3 D-mléčná kyselina L-mléčná kyselina produkt glykolýzy za anaerobních podmínek 7
Typy reakcí 1. Substituce (nahrazování) 4 + l 2 3 l + l methan monochlormethan 2. Eliminace (odebírání) 3-3 2 = 2 + 2 ethan ethen 8
3. Adice (přidávání) ethen 4. Přesmyk Typy reakcí + l vinylalkohol l monochlorethan acetaldehyd izomery (tautomery) 9
Uhlovodíky obsahují pouze atomy a Typ uhlovodiku Příklad alkany (nasycené uhlovod.) cykloalkany (cyklické a nasycené) alkeny (dvojné vazby) areny (aromatické uhlovod.) 10
Alkany nepolární, nerozpustné ve vodě málo reaktivní butan Reakce: Eliminace 3-3 2 = 2 + 2 2 2 kys. jantarová kys. fumarová + 2 Substituce 4 + l 2 3 l + l 11
xidace hoření (např. spalování methanu, benzínů) 4 + 2 2 2 + 2 2 + energie částečná (produktem může být i ) ykloalkany nejstabilnější jsou s 5 a 6 v cyklu židličková a vaničková konformace cyklohexanu židlička vanička 12
enasycené uhlovodíky (alkeny) alkeny obsahují dvojné vazby alkadieny - 2 dvojné vazby 2 2 2 2 2 2 2 izolované konjugované kumulované jsou reaktivnější než alkany, typická reakce adice + 2 + 2 kys. fumarová kys. jablečná 13
oxidace (snadněji než u alkanů) R 1 oxidace oxidace R 1 R 2 R1 + R 2 R 2 vicinální diol aldehydy 14
Aromatické uhlovodíky (areny) atomy a leží v jedné rovině na hybridizace sp 2 vazby - jsou rovnocenné dokonalá delokalizace π-elektronů benzen fenyl 2 benzyl typická reakce substituce, adice (oxidace) nesnadno Př. hydroxylace 2 2 2 2 15
Benzen Atomy hybridizace sp 2 Všechny atomy uhlíku a vodíku leží v jedné rovině benzen 16
Polykondenzované aromatické uhlovodíky (PA) anthracen naftalen fenanthren pyren benzo[a]pyren jsou kancerogenní (=karcinogenní) cigaretový kouř, výfukové plyny, dehet, saze a smažené, uzené, připálené potraviny 17
Alkoholy a fenoly 3 3 2 3 3 3 3 ethanol 2-propanol 2-methyl-2-propanol (primární alk.) (sekundární alk.) (terciární alkohol) Reakce: Dehydratace 3 2 + 2 18
Esterifikace 3 + 3 3 3 alkohol kyselina ester (methanol) (octová) (methylacetát) + 2 3 + S 3 S + 2 methanol kys. sírová methylsulfát 2 2 2 2 2 Glyceroltrinitrát - vazodilatans účinek prostřednictvím 19
xidace (dehydrogenace) - 2 3 2 3 3 primární alkohol aldehyd karboxylová kys. 3 3-2 3 3 sekundární alkohol keton 20
Methanol ( ) 3 kapalina alkoholové vůně a chuti, mísitelná s vodou průmyslové rozpouštědlo oxiduje se na formaldehyd a mravenčí kyselinu 3 + 2-2 - 2 značně neurotoxický, poškození zrakového nervu antidotum ethanol (přednostně se oxiduje v organismu) 21
Ethanol ( 3 2 ) obsažen v alkoholických nápojích oxiduje se na acetaldehyd a octovou kyselinu alkohol v krvi: ( ) = m / (h * f) m hmotnost ethanolu v g pokles: h tělesná hmotnost v kg 0,15 / hod f 0,67 muži, 0,55 ženy Koncentrace alkoholu v krvi > 0,3 - vždy znamená požití alkoholu 0,5-1,5 - lehká opilost, 2-3 - těžká opilost, 3 4 bezvědomí, smrtelná dávka 150-250 g 22
Ethylenglykol (- 2-2 -) nasládlá viskózní kapalina přísada do nemrznoucích směsí - FRIDEX oxiduje se na šťavelovou kyselinu oxid. oxid. způsobuje těžkou acidózu a selhání ledvin (a-oxalát) antidotum ethanol 23
Glycerol Sirupovitá nasládlá kapalina Součást triacylglycerolů a glycerolfosfolipidů Je hygroskopický kosmetika, glycerinové čípky 2 2 triacylglycerol 24
Fenoly na rozdíl od alkoholů jsou velmi slabé kyseliny dávají podobné reakce jako alkoholy oxidace fenol - 2 1,4-benzendiol 1,4-benzochinon - 2 1,2-benzendiol 1,2-benzochinon 25
Biogenní fenoly a chinony 3 3 3 3 3 3 3 3 Tokoferol - vitamin E 3 3 3 3 3 3 Fylochinon - vitamin K 26
Aldehydy a ketony R R1 R2 aldehyd keton Jsou reaktivnější než alkoholy typická je adice na polární vazbu = aldehydy se oxidují na karboxylové kyseliny 27
Reakce aldehydů a ketonů Adice alkoholů za vzniku poloacetalu R1 R1 + -R2 R1 R2 poloacetal přeměna poloacetalu na acetal - substituce R2 + -R3 R1 R3 R2 + 2 poloacetal acetal 28
Aldehydy se snadno oxidují na karboxyl. kyseliny R + 2-2 R Ketony se oxidují nesnadno Malondialdehyd (dialdehyd kys. malonové) 2 reaktivní produkt peroxidace (oxidace) lipidů vzniká z nenasycených mastných kys. 29
Ketolátky 3 2-2 + 2 acetoctová kys. 3 3 3 2 aceton 3-hydroxymáselná kys. vznikají při odbourávání tuků (mastných kyselin) vznikají jen v nepatrném množství v játrech ve zvýšené míře při zvýšeném odbourávání tuků (např. nekompenzovaná cukrovka, hladovění) ketoacidóza vylučují se močí, potem a dechem stanovují se v moči testem s nitroprusidem sodným 30
Karboxylové kyseliny Karboxylová skupina je polární jsou slabé kyseliny R 3 3 2 2 kys. mravenčí kys. octová kys. máselná kys. šťavelová 2 2 kys. jantarová kys. fumarová kys. benzoová 31
ázvy acylů karboxylových kyselin R 3 2 2 karboxylová kys. kys. mravenčí kys. octová kys. jantarová R 3 2 2 acyl formyl acetyl sukcinyl 2 benzoyl benzyl fenyl 32
Funkční deriváty karboxylových kyselin nejsou kyselé, mohou se hydrolyzovat na karboxyl. kys. R X R R R R R SR 2 acylhalogenid anhydrid ester thioester amid Příklady 3 l 3 3 3 3 R 2 3 3 S oa acetylchlorid acetanhydrid ethyl-acetát acetylkoenzym A 33
Estery 3 + 3 + - 3 3 + 2 alkohol (methanol) kyselina (octová) ester (methylacetát) esterifikace hydrolýza esterů (zmýdelnění) estery jsou těkavé kapaliny většinou příjemné vůně tuky - estery glycerolu a vyšších mastných kyselin 34
Amidy R 3 amid 2 na rozdíl od aminů (R- 2 ) nejsou bazické 2 acetamid odolnější vůči alkalické hydrolýze na rozdíl od esterů mezi amidy patří aminokyseliny: asparagin a glutamin mezi amidy patří peptidy a bílkoviny 35
Významné amidy 2 2 3 2 2 asparagin 2 2 2 glutamin 3 paracetamol kreatinin (laktam) (intramolekukární amid) 2 2 močovina (polární) 2 2 guanidin (silná báze) 36
Deriváty kyseliny uhličité a a 2 2 2 2 2 kyselina uhličitá hydrogenuhličitan uhličitan vápenatý močovina guanidin sodný (a 3 ) (a 3 ) 37
Substituční deriváty karboxylových kyselin alogenkyseliny, hydroxykyseliny l l l trichloroctová kys. (př. halogenkyseliny) 3 kys. mléčná (sůl laktát) 2 kys. jablečná (sůl malát) 2 2 3 kys. citronová (sůl citrát) kys. salicylová (sůl salicylát) kys. acetylsalicylová 38
xokyseliny 3 + 2-2 3 3 2 kys. pyrohroznová (sůl pyruvát) kys. mléčná kys. acetoctová 2 kys. oxaloctová 2 2 kys. 2-oxoglutarová 39
Přeměny hydroxykyselin a oxokyselin AD + 3 AD + + laktát 3 pyruvát glukosa 2 + acetyl oa 2 AD + 2 2 AD + + malát oxalacetát 40
Aminy R 1 R 1 R 1 R 3 R 2 R 4 R2 R2 R 3 amoniak primární sekundární terciární kvarterní amin amin amin amonná sůl R 1 3 + R 2 + 2 R - 3 + + + R R + + - 2 R 2 R alkylamonium dialkylamonium 41
Biogenní aminy 2 2 2 2 2 2 3 dopamin noradrenalin adrenalin 3 3 3 2 2 3 3 2 2 3 3 cholin acetylcholin 42
Thioly - 2 2 R S R S S R thiol + 2 disulfid - 2 2 S 2 2 S S 2 2 + 2 2 2 cystein cystin 43
Významné thioly Glutathion: glutathioperoxidasa R--- + 2 GS R + 2 + G-S-S-G --- + 2 GS 2 2 + G-S-S-G Koenzym A: R + S oa R + 2 S oa S 2 2 3 2 methionin 44
Sulfonové kyseliny S S a dodekansulfonová kyselina natrium-dodekansulfonát 45
eterocyklické sloučeniny yklické sloučeniny s jiným atomem než v kruhu ejstabilnější 5ti a 6ti členné heterocykly Přednost mají triviální názvy pyrrol pyrrolidin imidazol pyridin pyrimidin indol purin pteridin 46
Pyrrol yklické tetrapyrroly (př. hem, kyanokobalamin) em: 2 3 3 3 hemoglobin myoglobin cytochromy porfin 3 2 protoporfyrin IX katalasa 47
Pyrrolidin pyrrolidin prolin 4-hydroxyprolin 48
Indol 2 2 indol tryptofan 49
Imidazol 2 2 2 2 2 imidazol imidazolium histidin histamin 50
Pyridin 2 2 3 nikotinová kyselina nikotinamid pyridoxal 51
Pyrimidin 2 3 cytosin uracil thymin laktim uracilu laktam uracilu Pyrimidinové báze 52
Purin 1 2 6 7 2 5 3 4 9 8 2 purin adenin guanin Purinové báze 53
Močová kyselina močová kyselina hydrogenurát sodný a 54