PREGLED FUNKCIONALNIH GRUPAPREGLED FUNKCIONALNIH GRUPA

• Organske molekule se klasifikuju na osnovu svoje hemijske reaktivnosti. Molekule sa određenim grupama atoma (funkcionalne grupe) pokazuju karakterističnu reaktivnost.

• Svaka organska molekula može se predstaviti općom formulom:

R – FgR – Fg R-osnovni ugljovodonični niz (u principu hemijski prilično inertan); Fg-grupa od koje uglavnom potiče reaktivnost datog organskog molekula.

Organska hemija pod funkcionalnom grupom podrazumjeva atome ili grupu atoma koji daju uvijek određene karakteristične reakcije.

Funkcionalnom grupom se smatra onaj dio organske molekule koji određuje hemijsku reaktivnost i pripadnost određenoj hemijskoj grupi jedinjenja.

PODSJEĆANJE – organska hemijaPODSJEĆANJE – organska hemija

FUNFUNKCIONALNE GKCIONALNE GRUPRUPEE

• DEFINIŠU KLASU JEDINJENJA

Jedinjenja u klasi imaju slične osobine i hemijsku reaktivnost.

• REAKTIVNA SU MJESTA

Određuju hemijsku reaktivnost grupe jedinjenja.

• OBEZBJEĐUJU OSNOVU ZA IMENOVANJE JEDINJENJA

npr. svi alkoholi imaju sufiks -OL u svom nazivu

etanol oktanol cikloheksanol 1,2,3-propantriol

UOBIČAJENE UOBIČAJENE FUNFUNKCIONALNEKCIONALNE GRUP GRUPEE

ALKOHOLI

R R

C CR

C C RR

R O H

C C

C C

O H

dvostruka veza

trostruka veza

hidroksilna

ALKENI

ALKINI

KLASA FUNKCIONALNA GRUPA

R

R C

H

O

R C O

C

H

O

C O

aldehidna

keto

ALDEHIDI

KETONI

AMINI aminoR N H

HN H

H

ETRI R O R O R alkoksi

R

R ne može biti H

R ne može biti H

H ne može biti R

H može biti R

R može biti H

R može biti H

H ne može biti RR ne može biti H

R

OH

R C

OR’

O

OH

C

OR

O

karboksilna grupa

estarska

KARBOKSILNEKIS.

ESTRI

R C O C O

FUNFUNKCIONALNEKCIONALNE GRUP GRUPEE

AMIDI amidska

FENOLI fenolskaO

HOH

R

C O

NH2

C O

NH2

R

AROMATIČNAJEDINJENJA

bilo koje jedinjenje sa benzenovim prstenomje “aromatično”ili “benzenoidno”

R

KLASA FUNKCIONALNA GRUPA

R’ ne može biti H

H može biti R

R može biti H

R može biti H

R može biti H

vezan za bilo koji C atom

nije alkohol

R CO

OH

R CO

Cl R CO

OR1

R CO

NH CR

O

R CO

O CR

O

R CO

NH2

KARBONILNA JEDINJENJA KARBONILNA JEDINJENJA (KARBONILNE FUNKCIONALNE GRUPE)(KARBONILNE FUNKCIONALNE GRUPE)

karboksilnaacil-halogenidnaestarska

imidska amidskaanhidrid kiseline

R1C

O

R2

R CO

Hketo grupaaldehidna grupa

R N OR NO

O

C N OH

C NRC NH (R) N NR N

nitro jedinjenja nitrozo jedinjenja oksimi

imini nitrili azidi

AZOTNE FUNKCIONALNE GRUPEAZOTNE FUNKCIONALNE GRUPE

amini R-NH2 R-N-R1 R –N- R1

R2H

Funkcionalne grupe

• zasnovane na ugljenik-ugljeniku (sp3, sp2 i sp)

alkeni, alkini...

• zasnovane na ugljenik-heteroatomu (C-heteroatom) alkoholi, fenoli, aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline, estri, anhidridi, etri, tioetri, tioli, tioestri

amini, amidi fosfati, sulfati, -halogenidi (F, Cl, Br, I)

FUNFUNKCKCIONALIONALNE NE GRUP GRUPEE

Alkani su nereaktivni:

Ako se jedan ili više vodonika zamjeni različitim atomima ili nastane nova vezakreira se funkcionalna grupa.

CH3CH2CH2CH3

C H C Cl C HH

C O

C C C C

HH

H2N C

O

NH2

H2N C

O

OHH2N C

O

OC2H5

urea (karbamid) etil-karbamat (uretan)

karbaminska kiselina/diamid H2CO3/ /monoamid H2CO3/ /amid + estar/

R C NH2

NH

amidin gvanidin

H2N C NH2

N-R

DERIVATI UGLJIČNE KISELINE

ALKANI ● nemaju elektronegativnih grupa ● ne grade vodonične veze (odsustvo dipolnog momenta), jonske

veze niti jon-dipol veze, jedina moguća intermolekulska vezivanja su

slaba Van der Waalsova privlačenja ● nerastvorljivi su u vodi - građenje vodoničnih veza sa molekulima

vode preduslov za rastvorljivost jedinjenja u vodi; ● hemijski su stabilni (nereaktivni) prema dejstvu svetlosti, toplote, vazduha, rastvora kiselina, baza...(podliježu halogeniranju i

sagorijevanju)● jedinjenja sa hiralnim centrom - enantiomeri mogu imati značajne

razlike u biološkom delovanju. ALKENI● nemaju el. neg. grupa, nemaju dipolni moment, ● ne grade H-veze, nerastvorljivi su u vodi (hidrofobni) i ● malo su hem. reaktivni; ● mogu da pokazuju geometrijsku izomeriju /cis (Z) i trans (E)/ • Najčešća reakcija na alkene je elektrofilna adicija, pri čemu se dobija

zasićeno jedinjenje

UGLJOVODONICI

C C + Br2CCl4 C C

BrBr

C C + KMnO4 C C

OH OH

OH-

ADICIJA HALOGENAADICIJA HALOGENA

Reakcija se odvija brzo u odsustvu svjetlosti na sobnoj temperaturiReakcija se odvija brzo u odsustvu svjetlosti na sobnoj temperaturi

SINTEZA DIOLA IZ ALKENASINTEZA DIOLA IZ ALKENA

ALKINI

● zbog jakog dipola, terminalni vodonici su kiseli u jako baznoj sredini● hidrofobni su i pokazuju neznatnu rastvorljivost u vodi, pri

fiziološkom pH

• Alkani i alkini su bogati elektronima i podliježu napadu elektofila

AROMATIČNI UGLJOVODONICI

● sadrže konjugovan sistem = veza HALOGENOVANI UGLJOVODONICI R-X

● zbog elektronegativnosti halogena imaju jak permanentni dipol, ● ne grade H-veze i neznatno su rastvorljivi u vodi.● visoko su liposolubilna i hemijski nereaktivna jedinjenja• Posjeduju polarnu vezu ugljik-halogen

napomena: KLJUČNO ZA RASTVORLJIVOST organskog jedinjenja u vodi je da li može da gradi H-veze sa vodom i/ili da li jonizuje

HETEROATOMI: O, N i S omogućavaju molekulama lijeka da grade H-veze i da imaju određen stepen rastvorljivosti u vodi. Ukupna rastvorljivost molekula lijeka zavisi i od hidrofobnosti alkil grupe.

FG – KISEONIK KAO HETEROATOM

ALKOHOLI R-OH

● imaju stalni dipol, grade H-veze uzajamno i sa molekulima vode (imaju neobično visoke temperature ključanja)

● podliježu biološkoj oksidaciji, značajnoj za metabolizam i ekskreciju mnogih lijekova. 1o alkoholi se oksiduju in vivo prvo do aldehida a dalje do karboksilnih kiselina, 2o do ketona, a 3o su stabilni prema oksidaciji jer nemaju alfa H potreban za učešće u reakciji.

● kiselost alkohola slična je vodi, pKa 15-18 (kiselost opada-pKa se povećava, od metanola preko 1o, 2o do 3o alkohola-zbog sternog ometanja solvatacije i vodoničnog vezivanja koji stabilizuju (–) šaržu na kiseoniku.

• Alkoholi imaju polarizovane OH veze• Molekule alkohola se međusobno udružuju gradeći vodikove veze

O-

R

H+

H+

O-

R

• Alkoholi su amfoternog karaktera• Zbog slobodnih elektronskih parova na kisiku, oni su slabe baze i

mogu se protonirati sa vrlo jakim kiselinama, pri čemu nastaje oksonijum jon

• Zbog prisustva vodika koji je parcijalno pozitivno naelektrisan, alkoholi se slabe kiseline, koje pod dejstvom jakih baza prelaze u alkoksidni jon

R OH R O-

R O+

H

H

Jaka bazaJaka bazaJaka kiselinaJaka kiselina

Oksonijum jon alkoksidni jonOksonijum jon alkoksidni jon

• Reakcije na alkoholnu OH grupu – C-OH veze (supstitucija –OH grupe odgovarajućim

supstituentom) ili – O-H veze (supstitucija –H odgovarajućim supstituentom)

• Reakcije pucanja O-H veze • Oksidacijom primarnih alkohola sa suviškom jakog

oksidansa kao što su: Na2Cr2O7 i H2SO4; KMnO4 ili HNO3 nastaju aldehidi, a daljom oksidacijom ugljične kiseline bez gubitka ugljika

+ H2SO4K2Cr2O7R CH2OH + 4 ++ K2SO4Cr2(SO4)3COOHR

CH3CH2OH K2Cr2O7 +

+ H2SO4 CH3COOH Cr2(SO4)3 K 2SO4 H 2O3 2 8 3 2 2 11+++

KMnO4 H2SO4 R CHO MnO2 K2SO4 H2O+ + + +3 2 + 3 2 4R CH2OH

a)a)

b)b)

• Sekundarni alkoholi oksidacijom grade ketone s istim brojem C-atoma, ali se oni daljom oksidacijom raspadaju na kiseline s manjim brojem C-atoma

• Tercijarni alkoholi su otporni prema oksidaciji u neutralnoj i slabo kiseloj sredini. U jako kiseloj sredini oksiduiraju se u ketone, s udaljavanjem jedne alkil grupe

CrO3, HOAc

HO

R

3-HOLESTAN

33

R

O

3-HOLESTANON

C

CH3

OHCH3

CH3

H2SO4

H2OCH3C

CH2

CH3Na2Cr2O7

H2SO4CH3 C CH3

O

+ H2O

terc.butil alkohol izobuten dimetilketon

Esterifikacija

R COH

O

O18

R' R C

O

'R18

OH+

+ H2O

kiselina alkohol ester

CH3 COH

O

O C2H5 CH3 C

O

O C2H5H+ + H2O

kiselinasirćetna etanol etil- acetat

Primjer:Primjer:

Jodoform reakcija Mehanizam reakcije:• Alkohol je u početnoj fazi oksidiran hipojodidnom formom

u baznoj otopini.• Formirani međuprodukt, metilketon, zatim reaguje s

viškom baze. • Izdvaja se žuti talog jodoforma i so odgovarajuće kiseline

+ + 2 22I2 KOH CH3 CH

+ +KI H2OCH3 CH2OH

O

O

HCCH3 + + + +3 3 3 3I2 KOH CJ3 C

O

HKI H2O

H

O

CCJ3 + +KOH CHJ3 HCOOK

• Reakcije pucanja C-OH veze (Lukasov test)• 3o- trenutno zamućenje, brza reakcija• 2o-zamućenje nakon 2-5minuta, spora reakcija• 1o-otopina ostaje bistra, nema reakcije

R OH + HClZnCl2

R Cl + H2O

FENOLI Ar-OH● OH grupa je vezana za aromatičan prsten, slabe su

kiseline, disosuju u vodi dajući odgovarajuće fenolatne anjone, disocijacija je olakšana zbog rezonantne stabilizacije fenolata, na kiselost fenola veliki uticaj imaju ostali supstituenti u prstenu; fenoli sa bazama grade soli.(reaguju samo sa NaOH, a ne i sa NaHCO3)

• Jače su kiseline od alkohola, a slabije od karboksilnih kiselina

• Elektron-donorski supstituenti na benzenovom prstenu smanjuju kiselost, dok elektron-akceptorski povećavaju

• kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina

OH

CH3

OH

NO2

OH

NO2

NO2NO2

OH

fenol 4-metilfenol 4-nitrofenol 2,4,6-trinitrofenolpKa=10 pKa=10,26 pKa=7,15 pKa=0,25

Kiselost fenola

C6H5 OH + NaOH H3O( ) ++ C6H5O-

Reakcije stvaranja obojenih kompleksa s željezo (III) kloridom, FeCl3

OH

COOH

FeCl3

COO

O O

CHOO

Fe+ 3Cl

-

FeCl3

u višku

+3x Fe

-O

COO

OO

O

CFe

Disalicilatna feri kiselina

Feri so disalicilatoferi kiseline3

• Halogeniranje fenola

OH

+ Br23

OH

BrBr

Br

+ HBr3

2,4,6- tribrom fenolFenol

OH OH

Br

OH

BrBr2

CS2

+ + HBr

bromfenol bromfenolp o- -

Uz CHClUz CHCl33, CCl, CCl44, CS, CS22

• Oksidacija fenola

OH

+ O2

O

O

+ H2O

O

O

+ 2

OH O

O

OH

.

OH

OH

H+-

O

OH

-

- +H

O

O

-O

O

kinon

-

hidrokinon

H2

ETERI R-O-R1

● grade slabe H-veze sa vodom, ali nisu dovoljno polarni da bi bili rastvorljivi u vodi; prilično su hemijski inertni.

• Sadrže alkoksi grupu OR• Po IUPACu se zovu alkoksialkani• Neki ciklični eteri se koriste kao rastvarači u organskoj hemiji

(tetrahidrofuran i dioksan)

• Iako su nereaktivni, mogu reagirati sa kisikom iz zraka, pri čemu nastaju hidroperoksidi, koji su eksplozivni

• bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

O O

O

Tetrahidrofuran 1,4-dioksanTetrahidrofuran 1,4-dioksan

EPOKSIDI (oksaciklopropani, oksirani)

dejstvom vode (Nu-napad) u prisustvu katalitičkih količina kis. ili baze oksaciklopropanski prsten se otvara (nastaju vicinalni dioli)

• Bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

ALDEHIDI I KETONI ● sadrže karbonilnu grupu koja je odgovorna za

njihove osobine; polarna su jedinjenja, grade H-veze sa vodom pa su

u izvesnoj mjeri rastvorljivi u vodi, podliježu keto-enolnoj tautomeriji; osjetljivi su na napad nukleofila, jer je C atom parcijalno + naelektrisan.

O

+C

O-..

..NapadNapadelektrofilaelektrofilaNapadNapad

nukleofilanukleofila

O

CH3CCH3

OH

CCH3CH2

keto enolni oblik

Reakcija stvaranja poluacetala

CCl3 CHO + C2H5OH CCl3 C

H

OH

OC2H5

trikloracetaldehid poluacetal

HEMIACETALI I ACETALIHEMIACETALI I ACETALI

O

OOOH

HH2CHO

H

H

H3C

CH3

O

OOOH

HH2CHO

H

H

H3C

CH3

ketalketal

hemiacetalhemiacetal

*Ketal je stabilan u vodi, rastvorima baza i u prisustvu kiseonika. *Ketal je stabilan u vodi, rastvorima baza i u prisustvu kiseonika. Ketali su nestabilni u rastvorima kiselina i podležu hidrolizi do ketona i Ketali su nestabilni u rastvorima kiselina i podležu hidrolizi do ketona i alkohola.alkohola.

*Hemiacetal je nestabilan u vodi, *Hemiacetal je nestabilan u vodi, rastvorima baza i kiselina i uravnotežujerastvorima baza i kiselina i uravnotežuje se sa aldehidom otvorenog lanca. se sa aldehidom otvorenog lanca.

alkoholi se adiraju na aldehide i ketone gradeći acetale

ketal - acetal nastao iz ketonaketal - acetal nastao iz ketona

Intramolekulsko građenje hemiacetala – uobičajeno u hemiji šećera

Tioli reaguju sa karbonilnom grupom gradeći tioacetale (sumporne analoge acetala)

• Reakcija srebrenog ogledala

AgNO3 + NH4NO3 Ag(NH3)2NO3 + H2O2 2

RCHO + 2Ag(NH3)2NO3 + H2O RCOONH4 + 2Ag + NH3 + 2NH4NO3

Fehlling-ova reakcija

COOK

COONa

CHO

CHO

COOK

CHOH

CHOH

COONa

(CHOH)4

CH2OH

CHO

Cu(OH)2 + Na2SO4 + Cu +

Cu2O +

COONa

CHOH

COOK

CHOH+

COOH

CH2OH

(CHOH)4

C O

H2N OH C N OH + H2O+

C O + H2N NH2 C N NH2 + H2O

C O + H2N NHC6H5 C N NHC6H5 + H2O

C O + H2N NH NO2

O2N

C N NH NO2

O2N

+ H2O

C O + H2N NHC

O

NH2 C N NHC

O

NH2 + H2O

Hidroksiamin oksimHidroksiamin oksim

Hidrazin hidrazonHidrazin hidrazon

Fenilhidrazin fenilhidrazonFenilhidrazin fenilhidrazon

Dinitrofenilhidrazin dinitrofenilhidrazonDinitrofenilhidrazin dinitrofenilhidrazon

Semikarbazid semikarbazonSemikarbazid semikarbazon

Reakcije aldehida i ketona sa derivatima aminaReakcije aldehida i ketona sa derivatima amina

• Karbonilna grupa je najvažnija grupa u organskoj hemiji

• Polarizovana je, sa parcijalno negativnim naelektrisanjem na kisiku i parcijalno pozitivnim naelektrisanjem na ugljiku.

• Reaktivnost karbonilne skupine se povećava sa povećanjem elektrofilnog karaktera ugljika. Zbog toga su aldehidi reaktivniji od ketona

• Kada je hidroksilna grupa vezana za ugljik karbonilne grupe dobija se karboksilna funkcionalna grupa karakteristična za karboksilne kiseline.

KARBOKSILNE KISELINE

• veoma rastvorljive u vodi (H-veze sa vodom i uzajamno), lako disosuju (konjugovana baza je rezonantno stabilizovana), EAG - povećavaju kiselost, a EDG - smanjuju, sa bazama daju odgovarajuće soli

• Najvažniji derivati karboksilnih kiselina su halogenidi, anhidridi, estri i amidi

• Karboksilne kiseline imaju visoke tačke ključanja i topljenja• Elektron akceptorski supstituenti pojačavaju kiselost

karboksilnih kiselina

• kisele u pogledu kiselinsko-baznih osobina

C

Cl

Cl

Cl

COOH C

Cl

Cl

H

COOH C

H

Cl

H

COOH C

H

H

H

COOH

pKa 0,7 1,48 2,86 4,76pKa 0,7 1,48 2,86 4,76

CO

O H+ N aO H C

O

O-N a

++ H2O

benzojeva kiselina natrij-benzoat

CH3 CH2 CO

OH+ C

O

HOCH3 CH3 CH2 C

O

O C

O

CH3

CH2

COOH

COOH

+ RNH2 CH2

CN

O

R

C

O

+ H2O2

Anhidridi:Anhidridi:

Imidi: Imidi:

Soli:Soli:

ESTERI • funkcionalni derivati karboksilnih kiselina podliježu hidrolizi do alkohola i karboksilnih kiselina (posebno su podložni bazno katalizovanoj hidrolizi)

• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

LAKTONI (CIKLIČNI ESTERI)

• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

KARBONATI

• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

FG - SUMPOR KAO HETEROATOM

TIOLI R-SH SH – merkapto grupa sumporni analozi alkohola; S zbog svoje veličine, difuznih orbitala i relativno

nepolarne S-H veze, ne grade jake vodonične veze (razlika od alkohola); zbog relativno slabe S-H veze kiseliji su od vode , pKa 9-12.

TIOETERI (SULFIDI) R-S-R1

• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina• oksidacijom sulfida, preko sulfoksida kao intermedijera, nastaju sulfoni SULFONI• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

DISULFIDI nastaju oksidacijom tiola pod blažim uslovima lako se redukuju nazad do tiola; reverzibilno građenje disulfida iz tiola - važan biološki proces (peptidi i proteini sa slob. –SH - premoštene disulfidne veze)

SULFONSKE KISELINE nastaju oksidacijom tiola jakim oksidacionim sredstvima• veoma kisele, u pogledu kiselinsko-baznih osobina (kiselost slična jakim mineralnim kiselinama)

CH3 SH[O]

CH3 S

O

O

OH

metansulfonskakiselina

CH3 SH[O] CH3 S S CH3

dimetildisulfid

CH3 S CH3.... [O][O]

CH3 S CH3

O

CH3 S CH3

O

O

dimetilsulfid dimetilsulfoksid(sulfinil)

dimetilsulfon(sulfonil)

CH3 SH[O]

CH3 S

O

O

OH

metansulfonskakiselina

CH3 SH[O] CH3 S S CH3

dimetildisulfid

CH3 S CH3.... [O][O]

CH3 S CH3

O

CH3 S CH3

O

O

dimetilsulfid dimetilsulfoksid(sulfinil)

dimetilsulfon(sulfonil)

Sumporni analozi alkohola su tioli /SH- grupa merkapto-/

Sumporni analozi etara (uobičajeno ime tioetri) zovu se sulfidi.

•Veza SH je slabija od OH pa su jedinjenja sa SH grupom jače kiseline od oksigenovih analoga.

Grupa RS- zove se alkiltio- (RS- alkantiolatna).

Sulfidi se lako oksiduju do sulfona transformacijom koja se vrši preko sulfoksidnog intermedijera, a tioli do disulfida (blaži uslovi) ili sulfonskih kiselina.

važan biološki proces - reverzibilno formiranje disulfida iz tiola

FG - AZOT KAO HETEROATOM

AMINI

• jedna od najčešćih FG u molekulima lijekova• slabe su baze zbog slob. el. para na N. Kad slob.el. par na N gradi kovalentnu vezu sa četvrtom alkil

grupom nastaju KVATERNERNA AMONIJUM JEDINJENJA, koja su + naelektrisana, a pošto nisu u mogućnosti da daju ili primaju proton neutralna su jedinjenja.

Amini mogu da grade H-veze sa vodom pa su rastvorljivi u vodi.

Sa kiselinama amini grade soli.• bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

• Reakcije na primarnu aromatsku amino grupu

Diazo reakcija NH2 NH3+

Cl- HON O

NaNO2 / HCl

N HH

H+

Cl-

N N OHH+

Cl- H2O-

N N+

Cl- +

OH

anilin anilin hidroklorid

fenil diazonijum klorid - naftol 2

ONa

NN

NaOH

• Reakcije na sulfonamidsku grupu

Reakcija građenja soli s otopinom srebro nitrata, AgNO3

Ar SO2NHR + AgNO3 Ar SO2NR

Ag

+ HNO3

Alifatski amini

Izonitril reakcija

CRNKOH++

izonitril

3 H2O+KCl3+CHCl3R NH2

PRIMER: MORFIN

N

H

H

O OH

CH3

HO

fenolna grupa sa bazomgradi so fenolat (npr. sa NaOH Na-fenoksid)

sa kiselinom terc. amingradi so

FG - AZOT KAO HETEROATOM AMIDI funkcionalni derivati karboksilnih kiselina; najmanje reaktivni od svih derivata

karboksilnih kiselina (dodatna rezonanciona sposobnost slob.el. para na N); adiciono-eliminacione reakcije u koje stupaju zahtevaju oštrije reakcione uslove (zagrijavanje, pod jako kis. ili baznim uslovima)

tautomerija vodonikovi atomi na N i C u susjedstvu karbonilne grupe amida su

neznatno kiseli N-H (pKa oko 15) C-H mnogo manje kiseli (pKa oko 30)• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

LAKTAMI (INTRACIKLIČNI AMIDI)-nastaju djelovanjem toplote na aminokiseline• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

IMIDI azot se nalazi između dvije karbonilne grupe pa je kiselost mnogo veća

nego kod amida (pKa imida oko 8, a amida oko 15) ● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina

KARBAMATI• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

UREA • neutralna u pogledu kiselinsko-baznih osobina

R CH CH2 C

O

OH

NH2 toplotaC

N

CH2

HH

RC O

AMIDINI

● funkcionalni derivati amida bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina, pKa 9-10 (imidni azot ima slob.el. par, zbog rezonance baznost je povećana)

GVANIDINI

● funkcionalni derivati uree veoma bazni u pogledu kiselinsko-baznih osobina, pKa oko 13 (imidni azot ima slob.el. par, zbog rezonance baznost je povećana)

NITRILI kao supstituent –CN grupa /cijano/ mogu se hidrolizovati razbl. kiselinama ili bazama do

odgovarajućih karboksilnih kiselina; redukcijom nitrila nastaju aldehidi i amini

• neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina

AMIDI, IMIDI, AMIDINIAMIDI, IMIDI, AMIDINI

RC

NH2

O

R

OH

NH

keto-enol tautomerija amida

RC

NH2

NH

+ H+

R NH2

NH2

+

amidinpKa oko 12

amidini su jake organske baze

amidi su neutralni

HN OO N OO

+ H+

=

HN OHO

+ H+

imid

imidi su slabe organske kiseline

R CH

OH

CH2 Cn

O

OHH+

CH

O

C

CH2

O

R

n

+ H2O

n=2 laktonn=3 -lakton

R CH

OH

CH2 Cn

O

OHH+

CH

O

C

CH2

O

R

n

+ H2O

n=2 laktonn=3 -lakton

LaktoniLaktoni su su

intraciklični intraciklični estri.estri.

R CH

NH2

CH2 n

C

O

OHtoplota

C

CH2

C

N

O

H

R

H

n

+ H2O

n = 2 laktamn = 3 -laktam

R CH

NH2

CH2 n

C

O

OHtoplota

C

CH2

C

N

O

H

R

H

n

+ H2O

n = 2 laktamn = 3 -laktam

LaktamiLaktami su su

intraciklični intraciklični amidi.amidi.

CH2

COOH

COOH

n

+ R'NH2

C

N

CCH2

O

O

R'n

+ 2 H2O

CH2

COOH

COOH

n

+ R'NH2

C

N

CCH2

O

O

R'n

+ 2 H2O

Imidi su Imidi su N - N - analozi analozi cikličnih cikličnih anhidrida.anhidrida.

FG – ZNAČAJ ZA JONIZACIJU LIJEKAFG – ZNAČAJ ZA JONIZACIJU LIJEKA

• mnogi lijekovi sadrže aminsku funkcionalnu grupu • Aminska grupa je često uključena u vezivne interakcije lijeka sa njegovim

ciljnim mjestom.

• amini su slabe baze• utvrđeno je da su mnogi od najefikasnijih lijekova amini sa vrednostima

pKa 6-8.

• lijekovi koji su djelimično jonizovani pri pH krvi mogu lako postići ravnotežu između jonizovanih i nejonizovanih oblika

• prolaze ćel. membranu u nejonizovanom obliku, a jonizovani oblik omogućava lijeku dobru rastvorljivost u vodi i dobru vezivnu interakciju sa njegovim receptorom

N-H+H+

-H+

N-HH

prolazimembrane

rastvorlj iv u vodiinterakcije sa receptorom

N-H+H+

-H+

N-HH

prolazimembrane

rastvorlj iv u vodiinterakcije sa receptorom

Ako je pH = pKa lek je 50% jonizovan, lekovi sa pKa 6-8, su približno 50% jonizovani na pH krvi (7,4).

H2N S

O

O

NH2

sulf anilamid pKa 10,4

H2N S

O

O

NH -

+ H+

zbog elektron-akceptorskih osobina sulfonil grupe u sulfonamidu, kombinovanih sa elektron-akceptorskim osobinama fenil grupe, veza između N i H je ekstremno slaba, te sulfonamid disosuje u vodi i otpušta proton kao i druge slabe kiseline.

SULFONAMIDISULFONAMIDI

Derivati p-aminobenzensulfonamida, amfoterna jedinjenja (rastvaraju se i u bazama i u kiselinama-rastvorljivi u biološkim tečnostima – jedna od najznačajnijih osobina SA).

pH > pKa, povećana rastvorljivost SA (prisutniji anjonski oblik)pH < pKa, raste maseni udeo molekulskog oblika

FG - AZOT I SUMPOR KAO HETEROATOMI

SULFONAMIDI (NESUPSTITUISANI)● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina (SO2 /sulfonil/ grupa

rezonantno stabilizuje anjon, koji nastaje nakon disocijacije protona).

SULFONAMIDI (MONOSUPSTITUISANI)● kiseli u pogledu kiselinsko-baznih osobina (SO2 grupa rezonanciono

stabilizuje anjon, koji nastaje nakon disocijacije protona.

SULFONAMIDI (DISUPSTITUISANI)● neutralni u pogledu kiselinsko-baznih osobina (nema protona na

azotu sulfonamida)

H2N S

O

O

NH2

kiselinsko-bazne osobine prisutnih funkcionalnih grupa u molekulu lijeka su ključne za djelovanje lijeka kao organske kiseline ili baze, za razumjevanje djelovanja lijeka i predviđanje njegovog ponašanja u tjelesnim tečnostima.

• Za predviđanje rastvorljivosti lijeka u vodi mora se odmjeriti

broj i jačina hidrofilnih grupa u molekuli nasuprot prisutnim

lipofilnim grupama. Ako molekul ima više izražen hidrofilni

karakter, interakcijom sa vodom preko vodoničnih veza i jon-

dipol privlačenjem, može se očekivati da je rastvorljiv u vodi.

• Ako je molekul deficitaran u hidrofilnim grupama, ali umjesto

njih ima lipofilan dio sposoban za Van der Waalsova

privlačenja, tada će biti rastvorljiv u nevodenoj ili lipofilnoj

sredini.

• Poznavanje karaktera svake funkcionalne grupe u lijeku

dopušta predviđanje rastvorljivosti molekula odmeravanjem

značaja svakog tipa interakcija.

FG – ZNAČAJ ZA RASTVORLJIVOST LIJEKAFG – ZNAČAJ ZA RASTVORLJIVOST LIJEKA

PORASTU polarnosti doprinose FG kao što su:

hidroksilna (-OH), karboksilna (-COOH), aminska (-NH2)amidna (-CONH2)

SMANJENJU polarnosti doprinose:ugljovodonični lanacaromatični sistemetarski kiseonik (-C-O-C-)estarska grupa (-COO-C-)

POLARNOSTPOLARNOST JEDINJENJA JEDINJENJA

NomenNomenkklaturlaturaa

PrefixPrefix--OSNOVAOSNOVA--SufixSufix

broj C atoma vrsta (klasa) jedinjenja

broj, položaj supstituenata

IUPAC:

FG – HEMIJSKA NOMENKLATURA LIJEKAFG – HEMIJSKA NOMENKLATURA LIJEKA

FUNKCIONALNE GRUPE

alkil, alkoksi, halogeni - kao supstituenti pojavljuju

se u prefiksu

funkcionalne grupe (pi-veze, alkohol, aldehid, keton, karboksilne kiseline) određivaće sufiks osnovnog niza.

Ukoliko je više od jedne funkcionalne grupe prisutno poštuje se prioritet.prioritet.

Grupa najvišeg prioriteta određuje sufiks. Ostale grupe se uklapaju kao deo prefiksa.

Napomena: nezasićene (pi veze) u osnovnom nizu se uvjek navode kao sufiks.

FUNFUNKCKCIONALIONALNENE GRUP GRUPEEPOREDAK PO OPADAJUĆEM PRIORITETUPOREDAK PO OPADAJUĆEM PRIORITETU

1 karboksilna kis. -COOH

2 sulfonska kis. -SO3H

3 estar -COOR

4 kiselinski hlorid -COCl

5 amid -CONH2

6 nitril -CN

7 aldehid -CHO

8 keton -CO

9 alkohol -OH

10 fenol -OH

11 tiol -SH

12 amin -NH2

13 etar -OR

14 sulfid -SR

FUNFUNKCIONALNAKCIONALNA GRUPGRUPAA

FORMULAFORMULA FUNFUNKCIONALNAKCIONALNA GRUPGRUPAA

FORMULAFORMULA

MITOMICIN CMITOMICIN CN

O

O

NH

CH2

OCH3

O C

O

NH2H2N

H3C

aziridin - bazanN

O

O

NH

CH2

OCH3

O C

O

NH2H2N

H3C

pirolin - bazan

karbamat - neutralan

mešani ketal - bazan10 amin - bazan

α,β-nezasićeni ketoni - neutralni

PRIMJERPRIMJER

MINI MINI TESTTEST

Identifikujte sljedeća jedinjenja kao kisela, bazna, amfoterna (na osnovu prisutnih kiselih i baznih funkcionalnih grupa) ili neutralna. Zaokružite funkcionalne grupe koje su odgovorne za kisele/bazne osobine jedinjenja.

3o amin bazan

fenolkiseo

2o alk.kiseo

etarbazan

amfoterno jed.

kvatern. amonijumneutralanestar

neutralan

neutralno jed.

imidkiseo

amidneutralan

kiselo jed.

3o aminbazan

epoksidbazan

estarneutralan

1o alkoholkiseo

bazno jed.

nesupstit. i monosupst.sulfonamidi kiseli

2o amin bazan amfoterno jed.

ODGOVOR

1

23

456

7

8

910 11 12

12a

OH OHO O

CONH2

OH

N

OHHH

H3C OH

H3C CH3

tetraciklin

PRIMER: Identifikujte funkcionalne grupe u molekulu tetraciklina

4-dimetilamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-oktahidro-3,6,10,12,12a-pentahidroksi-1,11-diokso-6-metil-2-naftacenkarboksamid.

Jedinjenje sadrži parcijalno hidriran tetracen (derivat oktahidro naftacena).Prsten D je aromatičan, a ostali prstenovi su djelimično hidrirani.FG: fenolna, 2 terc. alkoholne i dve enolne; dve keto grupe u prstenu A i C, terc. amin i amid u prstenu A. AMFOTERNO jedinjenje

1

23

456

7

8

910 11 12

12a

OH OHO O

CONH2

OH

N

OHHH

H3C OH

H3C CH3

DD

N

N

O

OO

H

H

C2H5

C2H5

N

N

O

OO

H

H

C2H5

C6H5

N

N

OH

O2N CH3N

N

N NH2

NH2

O

NAPIŠITE HEMIJSKE NAZIVE ZA SLJEDEĆE SPOJEVE:NAPIŠITE HEMIJSKE NAZIVE ZA SLJEDEĆE SPOJEVE:

HO

NH

CH3

O

OH3C

HN CH3

O

H3C

N

O

N

Cl

N

N N

N

O

H3C

O

CH3

CH3

HN

CH3

OH

CH3

,HCl

N

N

OCH3

H3CO

H3CO

NH2

NH2

COOC2H5

NH2

HN

Cl

Cl

COONa

N

N

O

OO

H

H

C2H5

C2H5

N

N

O

OO

H

H

C2H5

C6H5

BARBITON FENOBARBITON 5,5-dietil-pirimidin-2,4,6-trion 5-etil-5-fenil-pirimidin-2,4,6-trion

5,5-dietilbarbiturna kiselina (Veronal) 5-etil-5-fenilbarbiturna kiselina (Luminal)

N

N

OH

O2N CH3

METRONIDAZOL

2‑(5‑nitro‑2‑metilimidazolil)etanol

N

N

N NH2

NH2

O

MINOKSIDIL 6-(piperidinil)pirimidin- 2,4-diamin 3-oksid

H3C

N

O

N

ClDIAZEPAM 7-hlor-1-metil-5-fenil-1,4-benzodiazepin-2-on

HN

CH3

OH

CH3

,HCl

EFEDRIN-HIDROHLORID,hidrohlorid (1R,2S)-2-metilamino-1-fenilpropanol

OH3C

HN CH3

O

FENACETIN, N-(4-etoksifenil)-acetamid

N

N N

N

O

H3C

O

CH3

CH3

KOFEIN1,4,6-trimetil-4,6-dihidro-purin-5,7-dion

HO

NH

CH3

O

PARACETAMOL

N-(4-hidroksifenil)acetamid

N

N

OCH3

H3CO

H3CO

NH2

NH2

TRIMETOPRIM

2,4-diamino-5-(3,4,5-trimetoksibenzil)pirimidin

COOC2H5

NH2

ANESTEZINetilestar 4-aminobenzojeve kiseline

HN

Cl

Cl

COONa

DIKLOFENAK-Na

natrijum-2-[(2,6-dihlorfenil)amino]fenil]acetat

• METIL DERIVATI KSANTINA

KOFEIN CH3 CH3 CH3

TEOFILIN CH3 CH3 H

TEOBROMIN CH3 H CH3

N

N

O

O

R1

N

N

R3

R2

R1 R2 R3

KOFEIN

Najjači uticaj

1. CNS stimulacija

2. respiratorna stimulacija

3. skeletna mišićna stimulacija

Srednje jak učinak

1a) diureza

2a) srčana dilatacija

3a) srčana stimulacija

TEOBROMIN

Najjači uticaj

1. diureza

2. srčana dilatacija

3. srčana stimulacija

Srednje jak učinak

1a) CNS stimulacija

2a) respiratorna stimulacija

3a) skeletna mišićna stimulacija

Mureksid reakcija

N

N

O

O

R1

N

N

R3

R2

N

N

O

O O

R2OH

OO

O

N

N

R1

O R2

R1

HCl / HNO3

t

H2O2-

NH3

R1

R2NR2

OO

O

N

N

R1

N

N

O

OH4NO

ALOKSANTIN

MUREKSID