Nitrogéntartalmú szerves vegyületek

6. előadás

Aminok• Funkciós csoport: NH2 (amino csoport)• Az ammónia (NH3) származékai• Attól függően, hogy hány H-t cserélünk le, kapunk

primer, szekundner és tercier aminokat • Aminovegyületek általánosan elterjedtek (Me3N –

halszag, kokain, nikotin, aminosavak, nukleinsavak)

Aminok elnevezése

Aminok fizikai tulajdonságai• H-híd kötéssel

• magas op, fp.

• C5-ig vízoldékonyak

• sp3 hibridállapotú N

• Jellegzetes szagúak

Sav‐bázis tulajdonság• Bázisként viselkednek, savakkal sót képeznek

Anilinek bázicitása

• A bázicitás változik a rendűséggel (elektronküldő R csoport növeli, de a térigényük csökkenti)

• Anilinek bázicitása kisebb, mivel részt vesz a konjugációban

• Aromás aminoknál (anilinek) elektronküldő csoportok növelik, elektronszívó csoportok csökkentik a bázicitást

• fiziológiás pH‐n gyakorlatilag a primer, szekunder, tercier aminok protonálva vannak

Aminok előállítása

• Alkil-halogenidből kiindulva, nitrilen / azidon át

• Karbonsavból amidon át

Aminok előállítása

• Nitrovegyületek reduciójával

Aminok előállítása

• Nukleofil szubsztitúcióval

Aminok nukleofil szubsztitúciós reakciói

Reakció oxovegyületekkel

redukció

Aminok nukleofil szubsztitúciós reakciói

Reakció oxovegyületekkel majd redukció : reduktív aminálás

Aminok alkilezése

Aminok acilezése

Acilezés

Aminok diazotálása

Aromás aminok elektrofil aromás szubsztitúciója

Túl reaktív

N tartalmú aromás heterociklusos vegyületek

pirrol piridin pirimidin

Pirrol

6 elektron 5 atomon = elektrondús aromás rendszer (aktivált aromás rendszer elektrofil szubsztitúciós reakciókban)

Pl.

A nitrogén protonálása elrontaná az aromás rendszert nem bázikus, inkább savas (pKa = 0,4)

Imidazol

Sav és bázis is, a fehérjékben (Hisztidin) puffer szerepet tölt be,illetve H-transzferben játszik szerepet

Nagy dipólusmomentuma van (D ~ 3.5)

Piridin

6 elektron 6 atomon = az aromás elektronrendszert a N-atom maga felé húzza, a C-atomoknak kisebb lesz az elektronsűrűsége, dezaktivált lesz a gyűrű aromás elektrofil szubsztitúciónál

A nitrogén nemkötő e-párja közelebb van a maghoz (sp2) kevésbé bázikus, mint az aminok (pKa = 5,25)

Rákkeltő, nagyobb dózisban halálos, bőrön át felszívódik

Pirimidin

6 elektron 6 atomon = az aromás elektronrendszert a 2 N-atom maga felé húzza, a C-atomokon még kisebb lesz az elektronsűrűség, még jobban dezaktiválja a gyűrűt aromás elektrofil szubsztitúciónál

A nitrogén nemkötő e-párja közelebb van a maghoz (sp2) kevésbé bázikus, mint az aminok és kevésbé bázikus, mint a piridin, mert a két N egymástól is elszívja az elektronokat (-I effektus) (pKa = 1,3)

Aminok előfordulása, élettani szerepük

• aminosavak, nukleinsavak (pirimidin), morfin, nikotinsav (piridin)• anyagcsere termékek

•Anilin (festékek, gyógyszerek, robbanóanyagok)

kinin triptofán

Adenin (purin váz)

Nitrogén heterociklusok előfordulása

• Nukleinsav bázisok, aminosavak (hisztidin, triptofán, hisztamin – neurotranszmitter, gyulladásgátlót indukál)

• Porfirinek (Hem‐fehérjében, klorofillban)

Nitrovegyületek• Funkciós csoport: NO2

• Erősen elektronszívő csoport

• Természetben ritkán fordul elő (pl. klóramfenikol, antibakteriális hatás)

• Robbanóanyagok (TNT, Trinitroglicerin)

• Előállításuk:

- alifás halogenidek nukleofil szubsztitúciós (NO2-)

reakciójával (nitrálás)

- aromás vegyületek elektrofil szubsztitúciójával (NO2

+)

• primer aminná redukálhatóak

Kéntartalmú szerves vegyületek• Tiolok: R-SH

-Gyenge savak (pKa ~ 10)

- Nukleofilként viselkednek

- Jellemző (büdös) szag

- előfordulás pl. városi gáz szaga, fehérjék (Cisztein)

- diszulfidhidak (fehérjék, tartós hullám)

• Tioéterek: R-S-R’

• pl. metioninban

• Szulfátészterek (kénsav észterek): R-O-SO3H

- pl. mosószerek

• Kéntartalmú aromás vegyületek pl. tiofén

- A kén aktiválja a gyűrűt, de kisebb mértékben, mint a pirrol