1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina otrzymywanie amin ... otrzymywanie amin...

47
Klasyfikacja amin alifatyczne aromatyczne 1° 2° 3° Budowa przestrzenna amin Aminy wlaściwości fizyczne wiązanie wodorowe polarne – do C 5 rozpuszczalne w wodzie temperatura wrzenia

Upload: lenhi

Post on 13-Oct-2018

236 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Klasyfikacja amin

alifatyczne

aromatyczne

1° 2° 3°

Budowa przestrzenna amin

Aminywłaściwo ści fizyczne

wiązanie wodorowe

polarne – do C 5 rozpuszczalne w wodzie

temperatura wrzenia

Page 2: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Właściwo ści zasadowe amin

mocny kwas słaba zasada

słaby kwas mocna zasada

NH3 + HCl NH4Cl

RNH2 + HCl RNH3Cl = RNH3+Cl-

Właściwo ści zasadowe amin pKa jonów amoniowych

anilina 4.63

pirydyna 5.25

pirolidyna 11.27

amoniak 9.26

dimetyloamina 10.73

trimetyloamina 9.81

metyloamina 10.66

Page 3: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Właściwo ści zasadowe amin aromatycznych

silna stabilizacjaprzez rezonans

słaba stabilizacjaprzez rezonans

Wpływ podstawnika na zasadowo ść

anilina

Otrzymywanie aminredukcja zwi ązków nitrowych

aminy aromatyczne

aminy alifatyczne H2 / Pt

Page 4: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Otrzymywanie aminspecyficzne metody przemysłowe

aminy aromatyczne: substytucja nukleofilowa!!!

metyloaminy: mono, di, tri: alkilowanie

Otrzymywanie aminalkilowanie amoniaku i amin –

reakcja S N2

amoniak 1° amina

3° amina

2° amina

4° sól amoniowa

Page 5: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Otrzymywanie aminalkilowanie amoniaku i amin

Otrzymywanie aminSynteza Gabriela – aminy 1 °

Page 6: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Otrzymywanie aminRedukcja nitryli – aminy 1 °

Redukcja amidów – aminy 1 °

Aminowanie redukcyjne aldehydów i ketonówOtrzymywanie amin

amfetamina

Page 7: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje przegrupowania – aminy 1°

Przegrupowanie Hofmanna amidów

Otrzymywanie amin

Reakcje aminalkilowanie amin 1 °, 2° i 3°– reakcja S N2

3° amina

2° amina

4° sól amoniowa

1° amina

2° amina

3° aminakatalizatory

Page 8: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje aminmetylowanie i degradacja Hofmanna

E2 – eliminacja niezgodna z reguł ą Zajcewa

okre ślanie budowy grup alkilowych

Reakcje aminacylowanie amin 1°i 2°

czynniki acyluj ące: chlorki i bezwodniki kwasowe

aminy 1 ° N-podstawionyamid

aminy 2 ° N,N-dipodstawionyamid

aminy 3 ° brak reakcji

Page 9: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje aminrozró Ŝnianie rz ędowo ści amin

reakcja z HNO 2

1° aminyaromatyczne

2° aminyalifatyczne i

aromatyczne

3° aminyaromatyczne

1° aminy alifatyczne

Reakcje amin aromatycznychtworzenie soli diazoniowych

właściwo ści soli diazoniowych

aminy alifatyczne

Page 10: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje soli diazoniowych podstawienie grupy N 2

+ nukleofilem

Reakcje soli diazoniowychtworzenie nitryli

tworzenie fenoli

tworzenie arenów

Page 11: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje soli diazoniowychReakcja sprz ęgania - synteza barwików diazowych

z fenolami

z 3° aminami aromatycznym i

słabyelektrofil

silnie zaktywowany pierścień

reakcja substytucji elektrofilowejw pier ścieniu aromatycznym

Reakcje amin aromatycznychsubstytucja elektrofilowa

Page 12: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Aminokwasy (α-)

**

aldehyd L-glicerynowy (S) L-seryna (S)

Aminokwasyklasyfikacja – budowa chemiczna

• poło Ŝenie grupy NH 2: α, β, γ, δ ... ω• rzędowo ść grupy NH 2 : 1°, 2°• ilość grup COOH i NH 2

• COOH = NH2 : oboj ętne• COOH > NH2 : kwasowe• NH2 >COOH : zasadowe

• inne pierwiastki: siarka

• inne grupy funkcyjne: OH, pierścień aromatyczny

klasyfikacja – znaczenie biologiczne

• podstawowe (10) (egzogenne, niesyntezowane , dostarczane )/ pozostałe (10) (endogenne, syntezowane)

• białkowe (20) / niebiałkowe

Page 13: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Aminokwasyklasyfikacja, budowa chemiczna

glicyna

izoleucyna

walina

alanina

leucyna

R – H lub grupa alkilowa

Me

i-Pr

s-Bu

i-BuH

Aminokwasyklasyfikacja , budowa chemiczna

seryna

tyrozyna

fenyloalanina

treonina

grupa OH i/lub Ph

Page 14: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Aaminokwasyklasyfikacja , budowa chemiczna

cysteina

metionina

tryptofan

prolina

siarkowe z pier ścieniem pirolidyny

Aminokwasyklasyfikacja , budowa chemiczna

kwas asparaginowy

kwas glutaminowy

asparagina

glutamina

kwasowe oboj ętne amidy kwasowych

Page 15: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Aminokwasyklasyfikacja, budowa chemiczna

lizyna

zasadowe

histydyna

arginina

AminokwasyWłaściwo ści

• nielotne, krystaliczne, wysokie temperatury topnien ia• nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych• rozpuszczalne w wodzie• duŜy moment dipolowy w roztworach wodnych• bardzo niskie stałe kwasowo ści i zasadowo ści w

porównaniu z kwasami i aminami

Page 16: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

AminokwasyWłaściwo ści amfoteryczne

centrum kwasowe

centrum zasadowe

kwassłabszy

zasadamocniejsza

zasada słabsza

kwasmocniejszy

jon obojnaczy

jon dipolowy

sól wewnętrzna

AminokwasyWłaściwo ści

Ka = 1.6 x 10 -10

kwasy k. Ka = 10-5

Kb = 2.5 x 10-12

aminy K b = 10-4

glicyna

Page 17: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

AminokwasyWłaściwo ści amfoteryczne, punkt izoelektryczny

punkt izoelektryczny (pI) = warto ść pH, przy której aminokwas jest w roztworze w postaci jonów obojnaczy ch

aminokwasy oboj ętne pI = 5.0 – 6.5

aminokwasy zasadowe pI = 7.6 – 10.8

aminokwasy kwasowe pI = 2.7 – 3.2

AminokwasyWłaściwo ści amfoteryczne

glicyna

pH = pI = 5.97

pH = 5.97 < pI(kwasowe)

pH = 5.97 > pI(zasadowe)

pH = pI = 9.74

lizyna

kation anion

kwas asparaginowy

pH = pI = 2.77

pH = pI = 5.97(oboj ętne)

jon obojnaczy

Page 18: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Aminokwasy

Elektroforezarozdział aminokwasów w polu elektrycznym

katoda anoda

jon obojnaczy

kation anion

Otrzymywanie aminokwasówreakcja Hella-Volharda-Zielinskiego

reakcja Gabrielaaminowanie ftalimidkiem potasowym

reakcja Streckera

Page 19: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Właściwo ści grupy karboksylowej:• tworzenie soli z zasadami• tworzenie chlorków kwasowych z SOCl 2• tworzenie estrów z alkoholami i H +

• tworzenie amidów (z chlorków kwasowych)

Właściwo ści aminokwasów

Właściwo ści grupy aminowej:• tworzenie soli z kwasami• reakcja z HNO 2

• tworzenie amidów (z chlorkami kwasowymi lub bezwodnikami)

solewewn.

peptydybiałka

Właściwo ści grupy karboksylowej:• tworzenie estrów z alkoholami w obecno ści H+

dezaktywacja grupy karboksylowej

Właściwo ści aminokwasów

Page 20: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Właściwo ści aminokwasów

Właściwo ści grupy aminowej• acylowanie - tworzenie amidów

dezaktywacja grupy karboksylowej

kation tert-pentylowy

• dezaminacja: reakcja z HNO 2

mieszanina alkenów i alkoholu

Wykrywanie aminokwasówreakcja z ninhydryn ą

fioletowa barwa

Właściwo ści aminokwasówtworzenie wi ązań amidowych

,

taka reakcja nie zachodzi

- H2Owiązania amidowepłaskie

NH

Page 21: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

AmidyPochodne kwasów karboksylowych i amin

N, N-dipodstawionyamid

wiązanie amidowe

lub bezwodnik kwasowy

amidy: nie maj ą właściwo ści kwasowych ani zasadowych

hydrolizuj ą w obecno ści kwasów i zasad

Aminokwasy

glicynaGly G

alaninaAla A

walina Val V

leucyna Leu L

izoleucyna Ile I

seryna Ser S

fenyloalaninaPhe F

kwas asparaginowyAsp D

kwas glutaminowy Glu E

asparaginaAsn N

glutaminaGln Q

lizynaLys K

arginina Arg R

histydynaHis H

treonina Thr T

tyrozynaTyr Y

cysteina Cys C

metionina Met M

prolina Pro P

tryptofan Trp W

Page 22: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

PeptydyBudowa: polimery aminokwasów

n = 2

2 dipeptydy

Glu - Cys - Glyglutation

n = 36 tripeptydów

n = 8 > 4000 oktapeptydów

polipeptydy M < 10000

białka M > 10000

PeptydyRodzaje wi ązań

wiązanie amidowe = peptydowe

wiązanie disulfidowe

N-C = 0.132 nm(0.147 nm)

trwałe

hydroliza 35% HCl

Page 23: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

PeptydyOkreślanie struktury peptydów

• jakie aminokwasy wchodzą w skład peptydu?

• ile jest jednostek kaŜdego z nich?

peptyd + 35% HClhydroliza wszystkich wiązań amidowychredukcja wszystkich wiązań disulfidowych

ANALIZATOR AMINOKWASÓW

chromatografia – rozdział na kolumnie, wymywanie buforami

PeptydyOkreślanie struktury peptydów

w jakiej kolejno ści wyst ępuj ą w łańcuchu?

Sekwencjonowanie peptydówMetody chemiczne: oznaczanie reszty N-końcowej

metoda Edmanametoda Sangera

• przyłączenie ragenta• hydroliza wiązań peptydowych - odrywanie

aminokwasu N-terminalnego• identyfikacja

Metoda enzymatyczna: oznaczanie reszty C-końcowej

Page 24: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

,

Synteza peptydów- H2O

1. zablokowanie grupy NH 2

2. zablokowanie grupy COOH

3. poł ączenie aminokwasów (aktywacja grupy COOH)

4. usuni ęcie grup blokuj ących

NH

Węglowodany – C n (H2O)m= cukry = sacharydy

polihydroksylowane aldehydy i ketony

CO2 + H2O Cn (H2O)mchlorofil

proste: monosacharydy (monocukry)

złoŜone: dwa lub wi ęcej cukrów prostych:disacharydy (dwucukry)trisacharydy, tetra...., polisacharydy (wielocukry)

cukry

cukryproste:

aldozy ketozyC4 tetroza tetrulozaC5 pentoza pentulozaC6 heksoza heksulozaC7 heptoza heptuloza

Page 25: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Węglowodany = cukry

ilość izomerów = 2 n

n = ilo ść C*

czynno ść optyczna

wzór Fischera

aldehyd D i L-glicerynowy

heksoza

aldehyd glicerynowy

n =4 32

Węglowodany: szereg D cukr ów

D-(-)-ryboza D-(-)-arabinoza D-(+)-ksyloza D-(-)-likso za

D-(+)-alloza D-(+)-glukoza D-(-)- guloza D-(+)-galaktoz a

D-(+)- altroza D-(+)- mannoza D-(-)- idoza D-(+)- taloza

D-(-)-erytroza D-(-)-treoza

aldehyd D-(+)-glicerynowy

Page 26: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

WęglowodanyD(-)- i L(+)-erytroza

D-erytroza

anomerydiastereoizomeryczne hemiacetalowe formy cukrów α i βo ró Ŝnej konfiguracji tylko na anomerycznym = hemiacetal owym at. C

α-D-erytrofuranoza i β -D-erytrofuranoza

α βenancjomery

γ- i δ-hydroksykwasy – laktony = estry wewn ętrzne

Właściwo ści aldehyd ów i keton ów• addycja nukleofilowa alkoholi do grupy karbonylowej

hemiacetal = półacetal

γ- i δ-hydroksyaldehydy i ketony – wewn ętrzne hemiacetalelub acetale

4-hydroksybutanal 5-hydroksypentanal

**

furan piran* hemiacetalowy= anomeryczny

atom C

Page 27: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Hemiacetalowe formy cukrów

β-D-glukopiranoza i α-D-glukopiranoza

D-glukoza

anomer β anomer αtrwalszy mniej trwały

wzoryHawortha= taflowe

wzorykonformacyjne

Hemiacetalowe formy cukrówrównowaga w roztworze wodnym

α-D-glukopiranoza(EtOH) tt 146°C[α]D + 112.2 °

β-D-glukopiranoza(EtOH-H2O) tt 148-155°

[α]D + 18.7 °

forma ła ńcuchowa D-glukozy

w równowadze[α]D + 52.5 °

0.02%36% 64%

MUTAROTACJAforma

bardziej trwała

Page 28: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Hemiacetalowe formy cukrów

wzory konformacyjne

Hemiacetalowe formy cukrówrównowaga w roztworze wodnym

Mutarotacja

MUTAROTACJAzmiana skr ęcalno ści wła ściwej roztworu kaŜdej z anomerycznych form cukru do

warto ści odpowiadaj ącej stanowi równowagi między: anomerami α i β (formy

hemiacetalowe) oraz form ą łańcuchow ą (forma aldehydowa)

następuje dzi ęki otwarciu pier ścienia

β-D-glukopiranoza bardziej trwała ni Ŝ α-D-glukopiranozaale

β-D-mannopiranoza mniej trwała ni Ŝ α-D-mannopiranoza

Page 29: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Ketozy

rybuloza ksyluloza fruktoza = lewuloza α-D-fruktofuranoza

Aminocukry

L-daunozamina

Deoksycukry

2-deoxy-D-ryboza

Cukryo rozgał ęzionych ła ńcuchach

D-apioza

Reakcje cukrów

• Reakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

• Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej

• Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych

fruktozaglukoza mannoza galaktozaryboza arabinoza

Page 30: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Redukcja cukrów [aldoza alditol]

mannozaα-D-mannopiranoza

β-D-mannopiranozamannitol

galaktozaα-D-galaktopiranoza

β-D-galaktopiranozagalakcytol

glukoza glucytol = sorbitol

fruktoza glucytol + mannitol

Reakcje cukrówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Utlenianie cukrów• HNO3aldoza kwas aldarowy

glukoza kwas glutarowy

• Br 2aldoza kwas aldonowy

ksyloza kwas ksylonowy

kwas alduronowy

forma hemiacetalowa

Page 31: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Utlenianie cukrów• odczynnik Benedicta lub Fehlinga

odczynnik Tollensa

pozytywna próba Benedicta (czerwony osad Cu 2O)

pozytywna próba Tollensa (lustro srebrowe)Ag

aldozaα-D-aldopiranoza

β-D-aldopiranoza

α-D-aldofuranoza

β-D-aldofuranoza

aldoza kwas aldonowy

Reakcje cukrówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Utlenianie cukrów• odczynnik Benedicta, odczynnik Tollensa

co z fruktoz ą i innymi ketozami?

enolizacjaketoza endiol aldoza

aldoza dwa kwasy aldonoweketoza dwa kwasy aldonowe

fruktoza: pozytywna próba Benedicta

(czerwony osad Cu 2O)

oraz Tollensa

(lustro srebrowe)

Ag

Page 32: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Epimeryzacja cukrów

ustalanie si ę równowagi w roztworach zasadowych aldoz lub ketoz mi ędzy:

dwiema epimerycznymi (diastereoizomerycznymi) aldoza mi, ketozą i odpowiedni ą form ą enolow ą

fruktoza

glukoza mannoza

forma enolowa

glukoza i mannoza -epimery

Reakcje cukrówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Tworzenie pochodnych krystalicznychz pochodnymi amoniaku

Reakcja z hydroksyloamin ą

oksymD-galaktozy

fenylohydrazonD-rybozy

Reakcja z hydrazyn ą i fenylohydrazyn ą

Page 33: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukr ówReakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej

Reakcje cukrów z pochodnymi amoniakuReakcja z nadmiarem hydrazyny i fenylohydrazyny

difenylohydrazonD-rybozy = D-arabinozy = D-rybulozy

difenylohydrazonD-glukozy = D-mannozy = D-fruktozy

dwie epimeryczne aldozy i odpowiadaj ąca im ketoza tworz ą ten sam osazon

jedna cz ąsteczka fenylohydrazyny jest

utleniaczem

D-rybozaD-arabinoza

D-rybuloza

Reakcje cukrówTworzenie cyjanohydryn

– przedłu Ŝanie łańcuchasynteza Kilianiego-Fischera

dwie iminy

arabinozaD-glukoza i D-mannoza

dwie cyjanohydryny

nowe centrum asymetrii

Page 34: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrów

D-galaktoza oksym cyjanohydrynaD-galaktozy

D-liksoza

Skracanie ła ńcucha – degradacja Ruffa

Skracanie ła ńcucha – degradacja Wohla

D-ksyloza kwas sól

COO-)2Ca2+

CaCO3

D-treoza

H2O2, Fe3+

Ustalanie budowy cukrówUtlenianie kwasem nadjodowym –

rozszczepienie wi ązań C – C

rozszczepienie dioliwicynalnych

dwa zwi ązki karbonylowe

rozszczepienie zwi ązków hydroksy-karbonylowych

kwas + zwi ązek kaarbonylowy

rozszczepienie trioli

kwas mrówkowy + dwa zwi ązki karbonylowe

Page 35: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Glikozydy = Acetale cukrów

α-D-glukozyd metylowy metylo- α-D- glukopiranozyd

β-D-glukozyd metylowy metylo- β-D- glukopiranozyd

D-glukozaα-D-glukopiranozaβ-D-glukopiranoza

Reakcje cukrówReakcje hemiacetalowej grupy hydroksylowej

α β

hemiacetal reakcja spontaniczna acetal reakcja katalizowana

GlikozydyO-Glikozydy

= Acetale cukrów

linamaryna (maniok)

S-Glikozydy

synigryna (gorczyca )

N-Glikozydy

adenozyna (nukleozyd)

aglikon – niecukrowa cz ęść

glikozydu

Page 36: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrówReakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe

Tworzenie eterów

metylo- α-D-glukopiranozyd

metylo-2,3,4,6-tetra-O-metylo- α-D-glukopiranozyd

trwałe wi ązania eterowe

nietrwałe wi ązanie acetalowe

2,3,4,6-tetra-O-metylo-D-glukoza

Właściwo ści acetali

hydroliza

kwasowa

w środowisku zasadowym i oboj ętnym

trwałe

Właściwo ści eterów

trwałe w środowisku kwa śnym, zasadowym i oboj ętnym

Page 37: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrówReakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe

Tworzenie estrów = acetylowanie cukrów

D-glukozaα-D-glukopiranozaβ-D-glukopiranoza

1,2,3,4,6-penta-O-acetylo- α/β-D-lukopiranoza

ZnCl2

α

β

AcONaFosforany

Reakcje cukr ówWłaściwo ści fruktozy

• Reakcje formy ła ńcuchowej – grupa C=O C2!!!• z H2,Pt lub LiAlH 4 – alditole• z NH2OH – oksym• z NH2NH2 – osazon (fenyloosazon)• ulega epimeryzacji• z HCN – rozgał ęzienie ła ńcucha

Fruktoza:• nie reaguje z Br 2

• nie ulega degradacji Wohla i Ruffa

• Reakcje formy ła ńcuchowej – grupy -CH 2OH • z HNO3 – kwas ketoaldarowy

Page 38: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Reakcje cukrówWłaściwo ści fruktozy

Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej – glikozydy

ulega mutarotacji

Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych – etery i estry

α-D-fruktofuranoza β-D-fruktofuranoza

2

2 2

Reakcje cukrów - podsumowanie

• Reakcje formy ła ńcuchowej – grupy karbonylowej (aldozy i 2-ketozy- cukry redukuj ące)

• Reakcje formy hemiacetalowej –grupy hydroksylowej hemiacetalowej

glikozydy (acetale)

• Reakcje formy hemiacetalowej –grup hydroksylowych alkoholowych

etery, estry

właściwo ści redukuj ące:• reakcja z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Bene dicta• ulegaj ą mutarotacji• tworz ą oksymy i fenyloosazony oraz glikozydy

Page 39: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Podsumowanie reakcji cukrów

(CH3)2SO4,NaOH

mieszanina anomerów α+β

+ pochodne krystaliczne

Glikozydy = Acetale cukrów

cukry nieredukuj ące

• nie reaguj ą z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Benedicta

• nie ulegaj ą mutarotacji• nie tworz ą oksymów ani fenyloosazonów

poniewa Ŝ pier ścień nie mo Ŝe się otworzy ć

Page 40: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Disacharydy C 12H22O11

(+)-Maltoza (+)-Celobioza

maltaza, distazawiązanie α-glikozydowe

emulsynawiązanie β-glikozydowe

dwa mole glukozy

trawiona przez ludzi

fermentowana przez bakterie

nietrawiona przez ludzi

niefermentowana przez bakterie

Właściwo ści chemiczne maltozy i celobiozy

Disacharydy C 12H22O11

• po hydrolizie tworz ą glukoz ę

• ulegaj ą mutarotacji: maltoza α (168°), β (112°)

• tworz ą osazony

• wykazuj ą właściwo ści redukuj ące (redukuj ą odczynniki:

Tollensa, Fehlinga, Benedicta)

• utleniaj ą się do kwasów bionowych

• tworz ą pochodne: oktametylow ą (CH3J, Ag 2O) i

oktaacetylow ą (CH3COCl)

Page 41: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Dowody budowy maltozyDisacharydy C 12H22O11

celobioza reaguje analogicznie

α + β

Disacharydy

• właściwo ści chemiczne podobne jak maltoza i celobioza

• rozszczepiana przez emulsyn ę (wiązanie β-glikozydowe) na

glukoz ę i galaktoz ę

• właściwo ści redukuj ące w cz ąsteczce glukozy

Laktoza – cukier mleczny

Page 42: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Disacharydy Dowody budowy laktozy

C6H5NHNH2 Br2/H2O

hydroliza hydroliza

α + βα + β

Disacharydy Sacharoza (buraki cukrowe – 15%, trzcina cukrowa – 20%)

• właściwo ści chemiczne: cukier nieredukuj ący, nie redukujeodczynników T. i B., nie ulega mutarotacji, nie two rzy osazonu, oksymu, glikozydów

• rozszczepiana przez inwertaz ę na glukoz ę i fruktoz ę(zmiana skr ęcalno ści z (+66.5°) na (-22°): cukier inwertowany

• tworzy pochodne oktametylow ą (CH3J, Ag 2O) i oktaacetylow ą (CH3COCl)

β-D-fruktofuranozylo- α-D-glukopiranozyd

α-D-glukopiranozylo- β-D-fruktofuranozyd

wiązanie C1-C2

Page 43: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Polisacharydy

celuloza

skrobiacelobiozamaltoza

częściowa hydroliza:

całkowita hydroliza: glukoza

octan celulozy-jedwab

azotan celulozy – nitroceluloza

materiał budulcowy ro ślin

celuloza

Polisacharydy Skrobia - Materiał zapasowy ro ślin

Amyloza Amylopektyna

20%, rozpuszczalna w wodzie

80%, nierozpuszczalna w wodzie

hydroliza skrobi (H +, enzymy)dekstryny maltoza glukoza (1000-4000)

Page 44: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Amylopektyna

Polisacharydy

Glikogen100000

Słodko ść

Sacharydy

Page 45: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

tlenek etylenu

Związki heterocykliczne

prolina

N, O, S – heteroatomy

Związki heterocykliczne pi ęcioczłonowe - aromatyczno ść

_

+

podstawienie elektrofilowe – łatwiej ni Ŝ w benzenie

Związki heterocykliczne sze ścioczłonowe

piran pirydyna

podstawienie elektrofilowe – trudniej ni Ŝ w benzenie

+_

aromatycznyniearomatyczny

Page 46: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

halogenowanie

Podstawienie elektrofilowe w aromatycznych zwi ązkach heterocyklicznych

acylowanie Friedla-Craftsa

nitrowanie

Związki heterocyklicznepięcioczłonowe nasycone

THF – cenny rozpuszczalnik

Zasadowo ść amin heterocyklicznych

pirydynapirolidyna pirolpiran

piperydyna

pK a = ok. 11 pK a = 5.3 pK a = 0.4

pKa jonów amoniowych

Inne aminy heterocykliczne

alkaloidyzwiązki biologicznie czynne, np. morfina, kodeina, kofe ina,

nikotyna

Page 47: 1 2 alifatyczne aromatyczne - binoz.p.lodz.pl · anilina Otrzymywanie amin ... Otrzymywanie amin alkilowanie amoniaku i amin – reakcja S N2 amoniak 1° amina 3° amina 2° amina

Inne aminy heterocykliczne

zasady nukleinowe

Kwasy nukleinowe

podwójna helisa

parowanie zasad

wiązania wodoroweN-H, O-H