ch - heterocykly, alkaloidy

Heterocyklické sloučeniny• Charakteristika

◦ = cyklické deriváty UV◦ obsahují kromě C i jeden nebo více atomů jiných prvků = heteroatomů

▪ nejčastěji: kyslík (oxo-), síra (thi-), az- (dusík)▪ pořadí: O, S, N

◦ = základ složitých struktur (sacharidy, nukleonové kys., vitamíny...)◦ zdroj = ropa◦ názvy nejčastěji triviální◦ rozlišujeme podle počtu heteroatomů v molekule:

▪ a) pětičlenné = s 1 nebo více heteroatomy▪ b) šestičlenné = s 1 nebo více heteroatomy▪ c) kondenzované = s více kondenzačně spojenými heterocykly

• Vlastnosti ◦ atomy v cyklu spojené:

▪ 1) jednoduchými vazbami▪ 2) konjugovaným systémem -elektronů → vlastnosti podobné aromatickým UV

◦ I.) pětičlenné cykly = do 5členného kruhu▪ do konjugace se zapojuje volný elektronový pár▪ vzniká -elektronový systém tvořený (podobně jako u benzenu) 6 elektrony▪ → podobné fyzikální vlastnosti jako benzen▪ elektrofilní substituce nejsnáze v poloze 2 a 5 → nejvyšší elektronová hustota

◦ II.) šestičlenné cykly▪ volný elektronový pár se do konjugace nezapojuje▪ → zvýšená zásaditost a polárnost▪ elektrofilní substituce nejsnáze v poloze 3 a 5

• elektronegativní N přitahuje elektrony %pi-elektronového systému, chová se proto podobně jako substituent II. řádu

◦ reakcí se přednostně účastní -elektrony

• Reakce ◦ 1) elektrofilní substituce

▪ a) nitrace pyrrolu

▪ b) nitrace pyridinu

▪ c) bromace furanu

◦◦ 2) adice

▪ a) hydrogenace furanu• nejsnadněji probíhá adice a substituce u furanu, protože má nejslabší aromatický

charakter

▪ b) hydrogenace pyridinu

• Příprava ◦ nejjednodušší se získávají z ropy a černouhelného dehtu

• Zástupci ◦ I.) pětičlenné heterocykly s jedním heteroatomem

▪ 1) pyrrol• = bezbarvá kapalina, páchnoucí, málo rozpustná, toxická• v černouhelném dehtu, rohovině• „pyrros“ = ohivě červený, zbarvuje dřevo s HCl do červena• stavební látka biologicky významných látek:

◦ tetrapyrrolová barviva (chlorofyl, hemoglobin, bilirubin)▪ porfin = základ tetrapyrrolových barviv (a B12 )

• tvořen 4 pyrrolovými kruhy spojenými methylovými skupinami• deriváty pyrrolu:

◦ prolin (aminokyselina)◦ hydroxyprolin (součást bílkovin)◦ indol (benzopyrrol)

▪ = krystalická látka s příjemnou vůní, v jasmínech, citrusech▪ indigo = derivát indolu, modré barvivo

▪ 2) furan• = bezbarvý, málo rozpustný, zapáchající (podobně jako chloroform)• reakce: katalytická hydrogenace za vzniku tetrahydrofuranu (rozpouštědlo)• základ furanózy

▪ 3) thiofen• = bezbarvá, nerozpustná• stavební jednotkou biotinu (vitamínu H)

◦ II. pětičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy ▪ 1) pyrazol

• = izomerní sloučenina, 2 atomy N v kruhu• bezbarvá krystalická špatně rozpustná látka• silnější zásada než pyrrol• výroba léčiv

▪ 2) imidazol• = izomerní sloučenina, 2 atomy N v kruhu• krystalická rozpustná látka• histidin = derivát, dekarboxylací vzniká histamin (alergie)

▪ 3) thiazol• = kapalina, páchnoucí• deriváty:

◦ vitamín B_1 thiamin◦ sulfonamidy = léky proti infekci, peniciliny

◦ III. šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem ▪ 1) pyridin

• = zásaditá rozpustná jedovatá zapáchající kapalina• v černouhelném dehtu, rozpouštědlo• deriváty:

◦ kyselina nikotinová (výroba léků)◦ nikotinamid (součást NAD a NADP)

▪ dohromady tvoří niacin◦ chinolin

▪ 2) pyran• = tvoří 2 nestálé izomery:

◦ 2H-pyran◦ 4H-pyran

• deriváty:◦ tetrahydropyran → pyranózy◦ vitamin E◦ athokyany

◦ IV. šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy ▪ pyrimidin

• odvození pyrimidových bází (nukleonové kyseliny):◦ cytosin◦ thymin◦ uracil

◦ V. heterocyklické sloučeniny se dvěma kondenzovanými heterocykly ▪ purin

• tvořen pyrimidinovým a imidazolovým cyklem• pevný, krystalický zásaditý • odvození dusíkatých purinových bází (nukleonové kyseliny):

◦ adenin◦ guanin◦ kyselina močová (dna)◦ kofein

Alkaloidy• Charakteristika

◦ = sekundární metabolity rostlinného původu obsahující dusík ◦ nevyskytují se volně, ale ve formě solí org. kyselin◦ mají fyziologické účinky na živočišné org., nervová soustava◦ drogy, jedy◦ obsahují dusíkatý heterocyklus◦ v rostlinách čeledi mákovité, liliovité, lilkovité, pryskyřníkovité

• Vlastnosti ◦ slabě zásaditý charakter ◦ prudce jedovaté◦ v malém množství povzbudivé účinky◦ narkotické, návykové◦ fyzická závislost = vzestup tolerance (vyšší dávky)◦ psychická závislost = ztráta kontroly

• Zástupci ◦ 1) opiové alkaloidy

▪ opium = surová forma, směs, šťáva z nezralých makovic• a) papaverin = spasmotikum• b) morfin = návykový, tiší bolest, derivátem → heroin (diacetát morfinu)• c) kodein = návykový, tlumení kašle

◦ 2) tropanové alkaloidy• A) kokain = z kokového keře, anestetikum, zvyšuje krátkodobě účinek• B) atropin = v rulíku zlomocném, tišení bolesti, oční lékařství• C) skopolamin = podobný atropinu

◦ 3) námelové alkaloidy• námel = produkt parazitické houby paličkovice nachové, na obilovinách

◦ kyselina lysergová = strukturní základ ▪ ergometrin = navození hypnózy▪ ergotamin = léčba migrény▪ LSD = diethylamid kys. lysergové, halucinogenní droga

◦ 4) dále:▪ 1) nikotin = v listech tabáku, negativní vliv na žaludeční sliznici▪ 2) kofein = v kávových bobech a čajových listech (1,5 g denně max)▪ 3) chinin = v kůře chininovníku, hořký, proti malárii▪ 4) reserpin = z tropických rostlin, proti vysokému krevnímu tlaku▪ 5) strychnin = hubení hlodavců▪ 6) kurare = šípový jed, relaxace svalů