ORGANSKA KEMIJAORGANSKA KEMIJA

Lavoslav Ružička

1887-1976

Vladimir Prelog

1906-1998

Ugljikovodici – grupa organskih spojeva koji u strukturi

sadrže samo ugljik i vodik

ALKANI CnH2n+2

- glavni izvor alkana je prirodni plin i nafta

Metan (CH4) Etan (CH3-CH3) Propan (CH3- CH2 – CH3

- nastavak an

Butan CH3- CH2 – CH2 – CH3

Pentan CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

Postoje 3 izomera pentana i 6 izomera heksana

Pentan CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

Izopentan

(2 – metil – butan)

Neopentan

(2,2 – dimetil – propan)

Strukturni izomeri – spojevi iste molekulske formule ali različitog međusobnog povezivanja atoma u molekuli

NomenklaturaNomenklatura- alkani imaju nazive koji se dobivaju dodavanjemnastavka an an korijenu koji označuje broj ugljikovihatoma u spoju. Naziv spoja se dobije na sljedeći naćin:

a) odabere se najdulji lanac ugljikovih atoma u molekuli,

b) slijedi nazivanje alkilnih skupina koje su vezane na odabrani lanac

Nazivi alkilnih skupina

Broj C atoma Naziv alkilne skupine Strukturna formula

1 metil CH3-2 etil CH3- CH2 – 3 propil CH3- CH2 – CH2 – 4 butil CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – 5 pentil CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 –

- naziv alkilne skupine dobiva se dodatkom nastavka il il korijenu naziva koji označuje broj ugljikovih atoma u alkilnoj skupini

- broj istovrsnih alkilnih skupina u spoju označava se prefiksom:di- za dvije skupine

tri- za tri skupine tetra- za četiri skupine penta- za pet skupinac) da bi se odredio položaj alkilnih skupina na osnovnom lancu odrede se

redni brojevi pojedinih C-atoma, tako da alkilne skupine imaju položaj na što nižem rednom broju

- položaj alkilne skupine na glavnom lancu označuju se u nazivubrojkom.

2,3,5 - trimetilheksan

2,3,5 – trimetil – 4 - propilheptan

Svojstva alkana

- alkani su nepolarni spojevi dobro topljivi u nepolarnim otapalima, a netopljivi u vodi,

- alkani imaju najniža vrelišta, odnosno tališta od svih organskih spojeva slične relativne molekulske mase – nema međusobnih dipol – dipol privlačenja, a ne mogu se povezivati ni vodikovom vezom, slabe Van der Waalsove sile.

- kemijski su vrlo slabo aktivni zbog čega se još zovu i PARAFINI.

OKSIDACIJA

CnH2n+2 + ((3n+1)/2)O2 nCO2 + (n+1)H2O + E

CH3 – CH2 – CH3 + 5O2 3CO2 + 4H2O ΔrH = - 2230kJmol-1

HALOGENIRANJE

- izlaganjem smjese alkana i klora UV – zračenju dolazi do reakcije halogeniranja

CH4 + Cl2

CH3Cl KLORMETAN

CH2Cl2 DIKLORMETAN

CHCl3 TRIKLORMETAN (KLOROFORM)

CCl4 TETRAKLORMETAN

NAFTA – prirodni izvor ugljikovodika- organskog porijekla, sadrži razgradne produkte

klorofila i hema

Zemni plin – odlični izvor ALKANA

Ugljikovodici % sastav

Metan 82

Etan 10

Propan 4

Butan 2

Viši ugljikovodici 2

ALKENI CnH2n

- nezasićeni ugljikovodici, OLEFINI, u svojoj strukturi imaju jednu ili više dvostrukih veza

- prirodni spojevi koji sadrže dvostruku vezu:

Izoprenoidi

Lipidi

Nezasićene masne kiseline itd.

Eten CH2= CH2

Propen CH2=CH-CH3

1 – buten CH2=CH-CH2-CH3

1-penten CH2=CH- CH2-CH2-CH3

NOMENKLATURANOMENKLATURA- sistematski nazivi alkena dobivaju se tako da se na korijen dodanastavak enen, a rednim brojem označi položaj dvostruke veze

Eten CH2= CH2

Propen CH2=CH-CH3

1 – buten CH2=CH-CH2-CH3

2 – buten CH3 – CH=CH – CH3

1-penten CH2=CH- CH2-CH2-CH3

- lanac ugljikovodika numerira se tako da C – atom vezan na dvostruku vezu ima što manji redni broj

1

2

3

CH3CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH3

3 - hepten

Nezasićene skupine:CH2=CH- CH2=CH-CH2

Etenil (vinil) 2 – propenil (alil)

Fizička svojstva alkena

- kao i kod alkana, prva četiri člana ove grupe spojeva, oni s najnižim molekulskim masama, na sobnoj temperaturi su plinovi,

- vrelišta alkena su slična vrelištima alkana slične relativne molekulske mase

Stereokemija alkena

- geometrijska izomerija: CIS - TRANS

CH3-CH=CH-CH3

cis-2-butentrans-2-buten

- ova vrsta stereoizomera zove se cis-trans-izomeri,

- kod alkena, kod kojih je dvostruka veza na kraju lanca ugljikovih atoma, nema mogućnosti da postojanja cis- i trans- izomera.

ETEN

- nastaje reakcijom eiminacije vode iz etanola

Alkeni su spojevi koji lako stupaju u reakcije s različitim reagensima, npr.:

halogenovodicima (HX), halogenim elementima (X2), ozonom (O3), anorganskim kiselinama (H2SO4, HNO3) te raznim oksidacijskim (KMnO4) i redukcijskim (H2) sredstvima.

Reakcije adicije

Opći prikaz

Adicija halogenovodika (HX) na alkene

Markovnikovo pravilo – u slučaju adicije molekule halogenovodika na dvostruku vezu, atom vodika će se vezati na ugljkov atom alkena koji ima više vodikovih atoma

2-brompropan1-propen

Reakcije oksidacije

Vodena otopina KMnO4 oksidira alkene u GLIKOLE

Eten

+ MnO2

Glikol

Polimerizacija

Eten Polietilen

Monomerne jedinice

m

Polivinilklorid

PVC

DIENI I POLIENI

- Ako u strukturi ugljikovodika dolaze dvije dvostruke veze - DIEN

1,3 - butadien

Polieni – konjugirana dvostruka veza

Konjugirani dien

CH3

Izorpen

ALKINI (CnH2n-2)

- nezasićeni ugljikovodici (alkini) imaju u strukturi trostruku vezu

Etin (acetilen) H-C C-H

Propin CH3-C C-H

1-butin CH3-CH2-C C_H

2-butin CH3-C C-CH3

2-pentin CH3-C C-CH2-CH3

Acetilen

Ca2+ (C C)2- + 2H2O H-C C-H + Ca(OH)2

- je vrlo nestabilan spoj jer eksplodira pri udarcu uz raspadanje

C2H2 2C + H2 + 234 kJ

- acetilen je slabo topljiv u vodi, a dobro u acetonu pod tlakom- gori svijetlim (vrućim) plamenom- u struji kisika postiže se temperatura (2700 ˚C) koja se koristi za

autogeno zavarivanje.

Reakcije adicije:

a) adicija vodika (H2)

H-C C-H + 2H2 CH3-CH3

Pd

Etin Etan

b) adicija bromovodika (HBr)

heksin 2-bromheksen 2,2-dibromheksan

c) adicija vode (H2O) – keto enolna izomerija

H-C C-H + HOH H-C=C-H CH3-C=O

H OH

H+/Hg2+

vinil-alkoholH

Etanal (acetaldehid)

POLIMERIZACIJA

a) H H + H H CH2=CH-C C-H

Cu2Cl2

vinilacetilen

b) H-C C-H H-C C-H

H-C C-H

Benzen

ALKOHOLI

R-OH

Primarni alkohol R-CH2OH

Sekundarni alkohol R-C-OH

Tercijarni alkohol R-C-OH

H

R

R

R

CH3-OH Metanol

CH3-CH2-OH Etanol

CH3-CH2-CH2-OH Propanol

CH3-CH2-CH2-OH 1-Butanol

Primarni alkoholi

OH CH3CHCH3 2-propanol (izopropil alkohol)

CH3-CH-CH2-CH3 2-butanol

OH

H3C-C-OH 2-metil-2-propanol

(tert-butil-alkohol)

CH3

CH3

Sekundarni alkoholi

Tercijarni alkohol

FIZIČKA SVOJSTVA ALKOHOLAFIZIČKA SVOJSTVA ALKOHOLA

- vrelišta alkohola su mnogo viša od vrelišta alkana, alkil-halogenida ili alkena slične relativne molekulske mase,

- relativno visoka vrelišta alkohola su posljedica nastajanja vodikovih veza među molekulama alkohola u tekućem stanju

Nomenklatura alkohola

- sistematski naziv alkohola se dobije dodatkom nastavka –ol –ol nazivu osnovnog alkana, a položaj hidroksilne skupine označi se rednim brojem.

CH3-OH Metanol CH3-CH2-CH2-OH Propanol1

CH3-CH-CH3

OH

2-propanol

1 2 3

CH3-CH-CH2-OH 2-metil-1-propanol3 2 1

- alkoholi manjih molekulskih masa su topljiviji u vodi, povećanjem molekulske mase topljivost u vodi se smanjuje

Dobivanje alkoholaDobivanje alkohola

a) REDUKCUIJA ALDEHIDA

CH3-COH R-CH2OHH+

Etanal Etanol

b) HIDROLIZA ESTERA

CH3-C-O-CH2-CH3 + H3O+ CH3-COOH + CH3-CH2-OH

O

Etil-acetat Octena kiselina Etanol

KEMIJSKA SVOJSTVAKEMIJSKA SVOJSTVA

A) Eliminacija molekule vode

CH3-CH2-OHKonc.H2SO4

175 °C

CH2=CH2 +H2O

Etanol Eten

B) Oksidacija

- primarni alkoholi aldehidi [O]

CH3-CH2-OH CH3COH CH3COOH

Etanol

[O]

Etanal

[O]

Etanska kiselina, Octena kiselna

b) Sekundarni alkoholi ketoni [O]

CH3-CH-CH3 CH3-C-CH3

OH

CrO3

H2SO4

O

2-propanol Propanon

Oksidacija sekundarnih hidroksilnih skupina u biološkim sustavima:

CH3-CH-COOH CH3-C-COOH

OH

[O]

+ [2H]O

Mliječna kiselina

Pirogrožđana kiselina

Važni alkoholi

METANOL CH3-OH – vrlo otrovan

Sljepoća i smrt

Oksidacija metanola u jetri:

CH3-OH H-COH H-COOH HO-COOH[O] [O]

Metanol Metanal Metanska kiselina

Karbonatna kiselina

CO2 + H2O

Etanol CH3-CH2-OH

- nastaje fermentacijom šećera (voća i žitarica), odnosnoalkoholnim vrenjem,

C6H12O6

glukoza

zimaza2CH3-CH2-OH + CO2

Etanol

10-15 % otopina

- naknadnom destilacijom moguće je dobiti 96 % - tni alkohol

Alkoholna pićaVINO 10-20% EtanolaŽESTOKA PIĆA 35-50% EtanolaPIVO 3-8% Etanola

70%-tni etanol – dezinfekcijsko sredstvo

ALDEHIDI I KETONI

R R R’

- za njih je karakteristična karbonilna skupina

Aldehidi

Metanal Etanal Propanal Butanal

Ketoni

R

Propanon 2-pentanon

Primarni alkoholi Aldehidi Kraboksilne kiseline

CH3-CH2-OH CH 3- CH3-C-

Etanol Etanal Etanska kiselina-octena kiselina

Sekundarni alkohol Ketoni

CH3- CH3 CH3 CH3

2-propanol 2-propanon

CH3- CH2-CH3 CH3- CH2-CH3

2-butanol 2-butanon

Važni aldehidi i ketoni

FORMALDEHID – (Metanal)

- plin iritirajućeg mirisa, topljiv u vodi,

- 40%-tna otopina FORMALIN – bakterocidno djelovanje.

ACETALALDEHID (Etanal)

- plin iritirajućeg mirisa,

- topljiv u vodi.

ACETON (Propanon)- bezbojna lako hlapljiva tekućina intenzivnog mirisa, topljiva u vodi,

- odlično otapalo za boje, gume lakove i dr.

Fizička svojstva aldehida i ketona

- karbonilna skupina aldehida i ketona je polarizirana

δ-

δ+

- do te polarnosti dolazi zbog svojstva kiskova atoma da više privlači elektrone iz veze,

- ta polarnost karbonilne skupine uzrokuje elektrostatske privlačne veze između molekula i stoga viša vrelišta i tališta aldehida i ketonau usporedbi s alkanima slične molekulske mase,

- stvaranje vodikovih veza između molekula vode i kisikova atoma karbonilne skupine čini aldehide i ketone s manjim alkalnim skupinama dobro topljivim u vodi,

KARBOKSILNE KISELINEKARBOKSILNE KISELINE- CO2H – karboksilna skupina

Metanska kiselina (mravlja) – soli: formiati

Etanska (octena) – soli: acetati

Propanska (propionska) – soli: propionati

Butanska (maslačna) – soli: butirati

H

RCOOH

O CH3 — C—OH ili CH3—COOH

Nomenklatura karboksilnih kiselinaNomenklatura karboksilnih kiselina

prema nazivu najduljeg lanca, a ugljikov atom karboksilne kiselineima redni broj 1- sistematski naziv po pravilima IUPAC-a karboksilna kiselina dobiva

HCOOH Metanska kiselina (mravlja kiselina) (soli metanoati) CH3COOH Etanska kiselina (octena kiselina) (soli etanoati) CH3CH2COOH Propanska kiselina (propionska kiselina) (soli propiopnati)CH3CH2CH2COOH Butanska kiselina (maslačna kiselina) (soli butanoati)

CH3

|CH3 — CH—CH2 —COOH 2 – metilbutanska kiselina

Fizičke karakteristike karboksilnih kiselina- na fizička svojstva karboksilnih kiselina znatno utječe polarnost O – H veze i mogućnost nastajanja vodikove veze

H

HH

- relativno visoka tališta i vrelišta karboksilnih kiselina, u usporedbi s ostalim organskim spojevima, mogu se pripisati nastajanju vodikovih veza,

- vodikova veza doprinosi dobroj topljivosti karboksilnih kiselina u vodi, to se odnosi na sve kiseline s manjim brojem ugljikovih atoma,

- što je ugljikovodični dio molekule veći, topljivost se smanjuje

Nastajanje karboksilnih kiselina

Oksidacijom alkena

Oksidacijom primarnih alkohola i aldehida

Oksidacijom alkilbeznena

Oksidacijom benzenskog prstena

Oksidacijom metil ketona

Tipične masne kiselineHEKSADEKANSKA

palmitinska kiselina

Soli palmitati

OKTADEKANSKA stearinska

kiselina

Soli stearati

u mastima i uljima

Važne monokarboksilne kiseline:

- mravlja kiselina (ubod mrava ili pčele)

- octena kiselina – osnovna komponenta octa (4 – 5 % tna otopina)

- maslačna kiselina oslobađa se kod hidrolitičkog kvarenja maslaca

Derivati karboksilnih kiselinaDerivati karboksilnih kiselina

Acil-halogenidi X = Cl,Br,I

X

CH3 – COCl Acetil - klorid

Anhidrid karboksilne kiseline

H3C CH3

Acetanhidrid

Amidi karboksilnih kiselina

Struktura

H – CONH2 Metanamid (formamid)

CH3 – CONH2 Etanamid (acetamid)

Esteri: karboksilna kiselna + alkohol

CH3 – COOH + CH3OH CH3 – C – O – CH3 O

metil - etanoat

HidroksikiselineHidroksikiseline

R – CH – C O

OH OH

CH2 –COOH glikolna kiselina (šećerna repa i nezrelo grožđe)

OH

CH3 – CH – COOH mliječna kiselina soli: laktati

OH

Dobila je ime po kiselom mlijeku. Nastaje kao produkt fermentacije mliječnog šećera uz LACTOBACILLUS bakterije.

Nastaje u mišićima kao produkt razgradnje mišićnog glikogena, kod pretjerane fizičke aktivnosti.

EsteriEsteri- esteri su organski spojevi nastali reakcijom izmeđualkohola i kiselina,- esteri nastali reakcijom s karboksilnim kiselinama imajuopću formulu RCOOR'. - ulja i masti su esteri koji sadrže tri esterske skupine.

O CH3 — C—O —CH3

Metil - etanoat

- zahvaljujući esterima cvijeće i voće ima ugodan mirisi aromu

Nomenklatura estera

kiselina alkohol O metilCH3 — C—O —CH3

Etanoat metil-etanoat (IUPAC)acetat metil acetat (uobičajeno)

- ime alkila iz alkohola

- ime kiseline, tj. soli

HCOOCH2CH3 etil metanoat

etil formiat

CH3CH2CH2 COOCH2CH3

etil butanoat etil butirat

Esterifikacija

- reakcija karboksilne kiseline i alkohola

O H+ CH3 — C—OH + HO—CH2CH CH3 — C—O—CH2CH3 + H2O

O

- esteri se ne povezuju međusobno vodikovim vezama i radi toga imaju nižu temperaturu vrelišta nego karboksilne kiseline

Octena kiselina

Etanol Etil-acetat

Hidroliza estera- reakcija estera s vodom pri čemu nastaje karboksilnakiselina i alkohol

O H+ H — C—O—CH2CH3 + H2O H — C—OH + HO—CH2CH3

O

Etil-formiatMravlja kiselina Etanol

Saponifikacija

-hidrolizom estera u jako lužnatom mediju (KOH, NaOH) nastaju soli karboksilne kiseline (sapuni) i alkohol

O CH3C—OCH2CH3 + NaOH CH3C—O– Na+ + HOCH2CH3

sol karboksilne kiseline Etil-acetat Etanol

O

AMINOKISELINE

- u svojoj strukturi imaju KARBOKSILNU i AMINO - skupinu

R – CH - C

O

OH:NH2

α - aminokiselina

- ti su spojevi bitni za sve oblike života, ali ne toliko kao slobodne molekule, već kao polimeri koje nazivamo PROTEINI (bjelančevine)

- proteini reguliraju metabolizam, sudjeluju u transportu kisika, imaju važnu ulogu u funkcioniranju živčanog sustava i kontrakciji mišića, glavni su potporni materijal organizma, sudjeluju u prijenosu genetičkih informacija itd.

- hidrolitičkom razgradnjom proteina dobije se smjesaAMINOKISELINA iz koje je izolirano 20 različitih aminokiselina(α – aminokiseline i L konfiguracije kiralnog C – atoma)

H IH2N—C —COOH I H

Glicin

(aminooctena kiselina)

CH3

IH2N—C —COOH I H

Alanin

(α – aminopropionska kiselina)

Stereokemija aminokiselina

- sve prirodne α-aminokiseline, osim glicina, imaju asimetrični α-C-atom što znači da mogu postojati kao enantiomeri

a - C - c

d

b

*

-s obzirom na asimetrični α-atom prirodne aminokiseline imaju

L-konfiguraciju

CH3

H

NH2

CH3

H

L-alanin D-alanin

- stereokemija L-aminokiselina može se usporediti sa stereokemijom L-gliceraldehida

L-aminokiselina L- gliceraldehid

- aminokiseline se u vodenim otopinama ponašaju kao SLABE KISELINE i SLABE BAZE zbog – COO- karboksilne skupine (kisela) i amino skupine –NH2 (bazična)

- aminokiseline imaju mnoga svojstva koja nisu karakteristična za većinu organskih spojeva, npr. topljive su u vodi, a netopljive u organskim otapalima (eteru, alkoholu, benzenu)

- talište im je vrlo visoko, oko 300 ˚C

··

Svojstva aminokiselina

- fizička svojstva aminokiselina su sličnija fizičkim svojstvima ionskih spojeva (soli) nego kovalentnim molekulama

- to se može objasniti ako se struktura aminokiseline prikaže kao dipolarni ion, koji može nastati tako da bazična α-amino-skupina preuzme proton kisele karboksilne skupine iste molekule

- tako nastaje dipolni ion:

dipolarni ion

“zwitter” ion

-dipolarni ion miruje u električnom polju istosmjerne struje

(izoelektrični pH).

Amfoternost aminokiselina

- amokiseline su spojevi koji mogu reagirati i kao kiseline i kao baze

+ HCl

+ Cl-

+ NaOH

+ Na+ + H2O

-aminokiselina u kiseloj otopini uzima proton kiselini dok u bazičnoj otopini daje proton bazi

- u kiseloj otopini dipolarni ion prelazi u pozitivno nabijenu molekulu, dok u bazičnoj otopini prelazi u negativno nabijenu molekulu

u bazičnoj otopiniu kiseloj otopini dipolarni ion

Polipeptidi i proteini

- kondenzacijom 2 aminokiseline (DIPEPTIDI), 3 aminokiseline (TRIPEPTIDI), polipeptidi itd.

Peptidna veza

Oleinska i elaidinska kiselina

- prirodne nezasićene kiseline

CH3(CH2)7 - CH CH – (CH2)7 - COOH

Oleinska kiselina

(cis)

H

(CH2)7COOH

Elaidinska kiselina

(trans)

- oleinska kiselina zajedno s palmitinskom i stearinskom kiselinom dolazi u mastima i uljima

Polihidroksi spojevi

H

H

H

H

H

Etilenglikol

(1,2 – etandiol)

Oksidacija glikola

H

H

H

H

H

HO-CH2 - C

H

O

Glikoaldehid

HO-CH2 - C

O

OH

Glikolna kiselina

C - C

O

H

O

H Glioksal

C – C

OO

H OHGlioksalna kiselina

COOH-COOHOksalna kiselina

Glicerol

1,2,3 - propantriolMast ili ulje

Triacilglicerol

OksidacijaOksidacija

COH COOH

Glicerol

[O] [O]

Gliceraldehid Glicerinska kiselina

CH2-OH

C=O

CH2OH

Dihidroksiaceton

Ketokiseline

CH3 – C - COOH

O

Pirogrožđana kiselina

CH2=C-COOH

OH

Keto-oblik

Pirogrožđana kiselina soli: PIRUVATI

Enolni-oblik

- pirogrožđana kiselina u prirodi se javlja kao međuprodukt razgradnje UGLJIKOHIDRATA i PROTEINA.

CH3 – C – CH2 - COOH

OAcetooctena kiselina

Polikarboksilne kiseline

Dikarboksilne

Oksalna kiselina Soli - oksalati

Malonska kiselina Soli - malonati

Jantarna kiselina Soli - sukcinati

Glutarna kiselina Soli - glutarati

+ 2H2O -OOC – COO- + 2H3O+

Oksalna kiselina jedna je od najjačih organskih kiselina. Nalazi se u lišću povrća, rabarbare, rajčice itd.

Oksidacijom oksalne kiseline nastaje mravlja kiselina i CO2

H - CO

OH+ CO2

[O]

Nezasićena etilendikarboksilna kiselina

C=C

COOHHOOC

H

H

Maleinska kiselina - soli: maleinati

cis

HOOC

H

HC=C

COOH

Fumarna kiselina - soli fumarati

trans

HIDROKSIDIKARBOKSILNA KISELINA

Jabučna (hidroksijantarna kiselina)

COOH

H-C-OH

CH2

COOH

COOH

CH2

COOH

HO-C-H* *

D(+)- jabučna kiselina L(-) – jabučna kiselina

Soli - malati

u prirodi

Vinska (dihidroksidikarboksilna)

COOH

HO-C-H

H-C-OH

COOH

COOH

H-C-OH

HO-C-H

COOH

D(-) - vinska kiselina L(+) – vinska kiselina

COOH

H-C-OH

H-C-OH

COOH

Mezo-vinska kiselina

-u prirodi dolazi L(+) – vinska kiselina,

- soli: Tartarati

Vinski kamen

birsa

Kalijeva kisela sol vinske kiseline

COOH

(CHOH)2

COO-K+

Hidroksitrikarboksilna kiselinaLimunska

COOH

HO-C-COOH

COOH

CH2

CH2

- citrus plodovi: 6 – 7 % sok limuna

- soli: citrati

AMINI(alifatski spojevi s dušikom)

H-N-H

H

..

AMONIJAK

- možemo ih smatrati derivatima amonijaka

- za njih je karakteristično da imaju jednu, dvije ili tri alkilne skupine vezane na dušikov atom,

- umjesto alkilnih skupina, amini mogu imati i skupine aromatičnog karaktera (arilne), i u tom slučaju govorimo o aromatičnim aminima,

- amini kod kojih je dušikov atom sastavni dio prstena pripadaju u skupinu heterocikličkih spojeva.

Struktura amina

-s obzirom na broj alkilnih ili arilnih skupina vezanih na dušikov atom,

dijele se na:

R – N - H

H

..

Primarni amin R – NH2

..

R – N - H..

RSekundarni amin

Tercijarni amin

Kvarterni amonij - ion

Nomenklatura

- naziv amina određuje se tako da se sufiks – amin doda iza:

a) naziva osnovnog ugljikovodika molekule

b) naziva odgovarajuće skupine (alkil ili aril)

Metanamin

(Metilamin)

N – metiletanamin

(Etilmetilamin)

N – etiletanamin

Dietilamin

Fizička svojstva amina

- amini nižih molekulskih masa su tekućine dosta neugodnog mirisa (sličnog amonijaku, miris ribe i sl.)

- dobro su topljivi u vodi, jer mogu, slično alkoholima, tvoriti vodikove veze s molekulama vode

R – N:

H

H

O: :

H H

Vrelišta, tališta nekih amina

Kemijska svojstva

- amini su Lewis – ove baze zbog slobodnog elektronskog para atoma dušika

Metilamin

..+ H+Cl- CH3 – NH3

+Cl-

Metilamonij klorid

Kvaterna amonijeva bazaKOLIN

CH2 –CH2 – N(CH3)3OH- - dolazi u strukturi LECITINA (FOSFATID)+

OH

α-LECITIN

Derivati karbonatne kiseline

O = C

OH

OH

H2CO3

FOSGEN (halogen derivat)

O = C

Cl

Cl

Vrlo otrovan plin – u I. svjetskom ratu – bojni otrov

AMIDI karbonatne kiseline

KARBAMINSKA KISELINA

O = C

NH2

NH2

UREA

(MOKRAČEVINA)

Derivat uree

HN = C

NH2

NH2

Gvanidin (Imidourea)

DERIVAT GVANIDINA

HOOC - CH

NH2

Arginin – veliki biološki značaj

HN = C

NH2

N – CH2 - COOH

CH3

Kreatin

- H2OHN = C

NH – C=O

N – CH2

CH3

Kreatinin

UGLJIKOHIDRATI(šećeri, glicidi)

- jednostavni šećeri imaju empirijsku formulu CH2O

GLUKOZA (CH2O)6 C6H12O6

- u prirodi nastaju procesom fotosinteze:

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

hν

glukoza

- ugljikohidrati su u prirodi vrlo rasprostranjeni organski spojevi važni za život biljaka, životinja i ljudi

- ugljikohidrati služe kao izvor energije za sve oblike života, a osim toga čine i strukturni materijal biljaka i nekih životinja (oklopi rakova i kukaca izgrađeni su od ugljikohidrata- hitina)

Podjela šećera:- ugljikohidrati su polihidroksialdehidi ili polihidroksiketoni ili tvari

koji jednostavnom hidrolizom prelaze u te spojeve- osnovna jedinica se dobiva hidrolizom ugljikohidrata i naziva se

monosaharid

a) Monosaharidi ili jednostavni šećeri (glukoza, fruktoza, galaktoza)

b) Disaharidi izgrađeni od dva monosaharida (saharoza, laktoza, maltoza)

c) Trisaharidi izgrađeni od tri monosaharida (rafinoza)

d) Oligosaharidi: 4 – 10 monosaharida

e) Polisaharidi: škrob, celuloza, glikogen

Monosaharidi

D-gliceraldehid

(aldotrioza)

Dihidroksiaceton

(ketotrioza)

U strukturi ima krialni C - atom

Postoje dva enantiomerna oblika:

D (+) - gliceraldehid L (-) - gliceraldehid

C

H- C - OH

H - C - OH

CH2OH

O H

D - gliceraldehid D - eritroza

C

H- C - OH

H - C – OH

H- C - OH

CH2OH

O H

D - riboza D - glukoza

Po Van’t Hofu broj izomera se izračunava prema izrazu: 2n

n = broj kiralnih C - atoma

Trioze 21 = 2 izomera (L- i D-)

Tetroze 22 = 4 izomera (2L- i 2D-)

Pentoze 23 = 8 izomera (4L- i 4D-)

Heksoze 24 = 16 izomera (8L- i 8D-)

Glukoza

- najrasprostranjeniji organski spoj na Zemlji

- glukoza je heksoza molekulske formule C6H12O6

- može se uočiti da ima četiri asimetrična ugljikova atoma na položaju 2,3,4 i 5 (*)

- prema tome postoji 16 mogućih stereoizomera, od kojih je samo jedan glukoza, a ostali su aldoheksoze, npr. galaktoza i manoza

*

*

*

*

Fischer-ova projekcija

- zbog jednostavnosti, ciklička se struktura glukoze i drugih monosaharida može prikazati u obliku šesterokuta (Haworth-ova projekcijska formula)

- prsten (šesterokut) leži u ravnini, a hidroksilne skupine iznad ili ispod te ravnine

α-D-glukoza β-D-glukoza

[α]D=112˚ [α]D=+19˚

- ako se u Haworthovoj projekciji hidroksilna skupina na C-1 atomu nalazi ispod ravnine prstena, označava α-D-glukozu, odnosno, ako je iznad ravnine, označava β-D-glukozu

- ostale hidroksilne skupine svrstavaju se ispod ili iznad ravnine prstena, ovisno o tome kako su raspoređene u Fischerovoj projekciji (desno- ispod ravnine prstena, lijevo- iznad)

α-D-glukozaβ-D-glukoza

D-Fruktoza(voćni šećer)

D-fruktoza

- važni monosaharid iz grupe ketoza jest fruktoza (C6H12O6), dolazi u voću i medu, a s glukozom u disaharidu -saharozi

- sadrži tri asimetrična ugljikova atoma, proistječe da može stvoriti 8 stereoizomera, od kojih je samo jedan fruktoza, dok su ostali izomeri druge ketoheksoze.

OH

CH2OH

CH2OH

β-D-fruktoza

O

OH H

CH2O

OH

CH2OH

O

OH H

α-D-fruktoza

D-Riboza

H

OH

OH

2-deoksi-D-Riboza

OH

C 2OH

α-D-riboza

OH

2-deoksi – β-D-riboza

(RNA) (DNA)

OH H

CH2OH

C 2OH

DISAHARIDI

- disaharidi su sastavljeni od dvije molekule monosaharida međusobno povezane GLIKOZIDNOM VEZOM (α – ili β -)

- općenita formula disaharida je C12H22O11 što predstavlja kombinaciju dviju jednica heksoze

Saharoza

- disaharid koji je vrlo raširen u prirodi

- dobiva se iz šećerne repe i šećerne trske, upotrebljava se u prehrani

Saharoza

Nemogućnost redukcije

Fehlingove otopine

Šećerna repa: 14 – 20%

Šećerna trska: do 27%

- hidrolizom saharoza prelazi u glukozu i fruktozu- saharoza ne pokazuje mutarotaciju, niti daje reakcije karakteristične za

karbonilnu skupinu, jer nema slobodne poluacetalne hidroksilne skupine- hidroliza saharoze u kiseloj otopini ili enzimatski daje ekvimolarnu smjesu

D-glukoze i D-fruktoze poznatu kao INVERTNI ŠEĆER (MED)

Maltoza (sladni šećer)

- dolazi u proklijalom ječmu

- nastaje nepotpunom hidrolizom škroba djelovanjem enzima amilaze

α-Maltoza

α-1,4 – glikozdina veza

Reducira Fehlingovu otopinu

- svi šećeri (aldoze) reduciraju Cu2+ iz Fehlingova reagensa

Laktoza

- disaharid koji dolazi u mlijeku sisavaca (4% - 8%) pa se naziva i mliječnim šećerom

- sastoji se od glukoze i galaktoze

- glikozidna veza koja povezuje galaktozu i glukozu nastaje reakcijom

β-poluacetalne skupine galaktoze i C-4 hidroksilne skupine glukoze

- taj tip glikozidne veze naziva se β-(1-4)-glikozidna veza

Laktoza

(reducirajući šećer)

H

H

Celobioza- disaharid β-D-glukoze- javlja se kao produkt nepotpune razgradnje CELULOZE- djelovanjem enzima CELOBIAZE

β-1,4 – glikozidna veza

(reducirajući šećer)

POLISAHARIDIPOLISAHARIDI

- polimeri koji se sastoje od nekoliko tisuća monomernih jedinica

- Najrasprostranjeniji polisaharidi u prirodi:

rezervni polisaharid:škrob (biljna stanica)glikogen (životinjske stanice) – mišići i jetra

(životinjski škrob) strukturni polisaharid

celuloza (čini čvrstu strukturu biljnih stjenki)

Celuloza (C6H10O5)- linearni polimer β-D-glukoze, sadrži oko 3000 jedinica glukozeu molekuli- celuloza čini najveći dio strukturnog dijela biljaka

Dio strukture celuloze

HEMICELULOZA - čini 25% mase drveta- hidrolizom daje osim heksoza i pentoze (heteropolisaharid)

ŠKROB

- je glavni izvor energije u stanici biljke

- škrobno zrnce se sastoji od: amiloze i amilopektina

Amiloza – molekule glukoze su povezane α-1,4 – glikozidnim vezama, w~20%, topljiva u vodi, linearna struktura, do 400 jedinica glukoze

Amilopektin – molekule glukoze su povezane α-1,4 - glikozidnim vezama i α-1,6 – glikozidnim vezama, w ~80%, netopljiv u vodi, do nekoliko tisuća jedinica

Škrob

(C6H10O5)

Amiloza

Amilopektin

GLIKOGEN- je rezervni polisaharid životinjskih stanica- po strukturi je vrlo sličan AMILOPEKTINU, razgranatije strukture- enzimski se cijepa do glukoze, glavnog izvora energije u organizmu- pohranjen u jetri i mišićima

HETEROCIKLIČKI SPOJEVI

- takvi ciklički spojevi u čijem prstenu se osim C – atoma nalazi najmanje jedan atom (Heteroatom), koji nije ugljik a to su najčešće:

O, S ili N.

1. Peteročlani heterociklički spojevi

OFuran

S

Tiofen

Pirol

Imidazol

O

OkazolS

Tiazol

Šesteročlani heterociklički spojevi

O S

Piran Tiopiran

Piridin Piridazin Pirimidin

Heterociklički spojevi (kondenzirani međusobno)

Purin

N

N

PteridinPurin i njegovi derivati

Pirimidin

imidazol

Postoji nekoliko purinskih baza:

Postoji nekoliko pirimidinskih baza:

Timin Uracil Citozin