SADRAJ:1.SAETAK ........................................................................................................................... 22.UVOD ................................................................................................................................. 33.HETEROCIKLINI SPOJEVI ........................................................................................... 34.ESTOLANI HETEROCIKLINI SPOJEVI .................................................................. 45.HETEROCIKLINI SPOJEVI S KONDENZIRANIM PRSTENOVIMA ....................... 86.PURIN ................................................................................................................................. 117.KINOLIN ............................................................................................................................ 138.IZOKINOLIN...................................................................................................................... 139.SKATOL ............................................................................................................................. 1410.INDOKSIL ....................................................................................................................... 1411.TRIPTOFAN ..................................................................................................................... 1512.INDOL .............................................................................................................................. 1513.ZAKLJUAK ................................................................................................................... 1714.LITERATURA .................................................................................................................. 18

1. SAETAK

Heterocikliki spojevi su organski cikliki spojevi koji u prstenu osim ugljikova imaju i atome drugih elemenata (duika, kisika, sumpora), npr. piridin, furan, tiofen. Kondenzirani spojevi s peterolanim prstenom vani su u medicinskoj hemiji; tako jeindolsastavni dio aminokiseline triptofana, a jezgrupurinasadravaju kofein i mokrana kiselina.Piridinje sastavni dio katrana kamenog ugljena; piridinski prsten vrlo je stabilan i sadravaju ga npr. nikotin, vitamini nikotinska kiselina i piridoksin (vitamin B6). Od kondenziranih spojeva sa esterolanim prstenima vrlo su vanikinolin(vezan u nizu alkaloida i bojila),izokinolin(u proizvodnji insekticida, bojila, lijekova) i dr.

2. UVODHeterociklini spojevi (hetero-+ciklian), organski hemijski spojevi s ciklikom strukturom molekula, kojima se prsten sastoji od ugljika i najmanje jednog atoma nekoga drugog elementa (heteroatom). Najei su heteroatomi kisik, sumpor i duik. Heterocikliki prsteni sastavni su dijelovi mnogih prirodnih organskih spojeva kljunih za odvijanje ivotnih funkcija u biljnom i ivotinjskom svijetu (alkaloidi, vitamini, koenzimi, ugljikohidrati, neke aminokiseline, nukleinske kiseline), a takoer su sirovine za proizvodnju mnogih lijekova, bojila, insekticida, herbicida i dr. Heterocikliki spojevi razvrstavaju se prema broju atoma u prstenu, vrsti i broju heteroatoma te slinosti s aromatskim spojevima. Posebno su vani spojevi s maksimalno nezasienim peterolanim (npr. furan, tiofen, pirol) i esterolanim prstenom (piridin), koji se nazivaju iheteroaromatskim spojevimazbog slinosti s aromatima. Derivatifuranasastojci su aroma i mirisa, lijekova i feromona,tiofense nalazi u katranu ugljena i slui u proizvodnji lijekova, bojila i pesticida, dok je prstenpiroladio molekule klorofila, hemoglobina i vitamina B12. Kondenzirani spojevi s peterolanim prstenom vani su u medicinskoj hemiji; tako jeindolsastavni dio aminokiseline triptofana, a jezgrupurinasadravaju kofein i mokrana kiselina.Piridinje sastavni dio katrana kamenog ugljena; piridinski prsten vrlo je stabilan i sadravaju ga npr. nikotin, vitamini nikotinska kiselina i piridoksin (vitamin B6). Od kondenziranih spojeva sa esterolanim prstenima vrlo su vanikinolin(vezan u nizu alkaloida i bojila),izokinolin(u proizvodnji insekticida, bojila, lijekova) i dr.

3. HETEROCIKLINI SPOJEVI

Heterocikliki spojevi imaju u strukturi prstena, osim ugljika, jedan ili vie hetero atoma. To su najee atomi duika, kisika ili sumpora. Neke heterociklike spojeve vidjeli smo ve ranije u strukturama nekih aminokiselina i sulfonamida. U biolokim sustavima nalazimo ih posvuda. Naime, mnogi prirodni spojevi kao to su nukleinske kiseline, alkaloidi, vitamini, hem i klorofil pripadaju skupini heterociklikih spojeva. Heterocikliki spojevi bili su poznati i imenovani ve u 19. stoljeu, a dobivena tricijalna imena zadrali su veinom i danas. Na primjer:

pirol pirolidin pirimidin izoksanol Pri numeriranju hetero atoma treba dati najnie mogue brojeve. Kod dva ili vie hetero-atoma u prstenu najnii broj dobiva kisik, zatim sumpor pa duik. Meu heterociklikim spojevima vano mjesto imaju spojevi s aromatskim svojstvima. Pirol je npr. aromatski heterocikliki spoj a pirolikin po svojstvima nalikuje svom lanastom analogu. Aromatska svojstva imaju takoer pirimidin i izoksazol. No vie o tome saznat emo iz prikaza nekih najvanijih predstavnika ove grupe spojeva.

4. ESTOLANI HETEROCIKLIKI SPOJEVI

Piridin je vaan esterolani heterocikliki spoj s duikom kao hetero atomom. Kao aromatski spoj nereaktivan je u reakcijama adicije a podlijee reakcijama elektrofilne supstitucije. Za razliku od pirola, duik u piridinu ima slobodan elektronski par koji nije ukljuen u aromatski sekstet. Piridin je stoga baza: s kiselinama i s alkilhalogenidima daje soli odnosno kvaterne soli. Katalitikim hidriranjem piridina dobiva se piperidin sa svojstvima sekundarnog alifatskog amina. Piridin i piperidin nalaze su u sastavu mnogih prirodnih i sintetskih spojeva. isti piridin dobro je otapalo za mnoge tvari. Poput mnogih amina ima vrlo neugodan miris. Od piridina se odvode tri izomerne piridinkarboksilne kiseline: pikolinska, nikotinska i izonikotinska.

pikolinska kiselina nikotinska kiselina izonikotinska kiselinaIme nikotinska kiselina potjee otuda to je prvi put dobivena oksidacijom alkaloida nikotina.

Nikotinska kiselina i amid nikotinske kiseline, nikotinamid, ubrajaju se u grupu vitamina B. Poznati su i pod nazivima niacin i niacinamid. U viih ivotinja i ovjeka mogu nastati iz aminokiseline triptofana pa do avitaminoza dolazi samo u sluaju prehrane kojoj, uz nikotinsku kiselinu i njezin amid, istovremeno manjka triptofan. nikotinamid izonijazidIzonijazid je hidrazid izonikotinske kiseline. Kao dobar antituberkulotik mnogo se upotrebljava u lijeenju tuberkuloze. Nikotinamid je reaktivni sastojak nikotinamidskih nukleotida, NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid) i NADP+ (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat). To su vani koenzimi za reverzibilno primanje vodika. Piridin je u koenzimima vezan za ostatak molekule preko duika, tj. veza je ostvarena s piridinij kationom, a cijeli koenzim zbog toga nosi pozitivan naboj. U procesu redukcije koenzima, piridinski prsten prima na C 4 atom dva elektrona i proton odnosno hidrid ion, :H, i gubi pozitivan naboj. Dobiva se reducirani koenzim NADH odnosno NADPH. Navedena promjena moe se prikazati na primjeru oksidacije etanola uz pomo NAD+. Hidrid ion prenosi se s alkohola na piridinski prsten koji zbog toga gubi aromatski karakter. Stvoreni NADH ima sad sposobnost redukcije vodik predaje drugim tvarima pri emu se regenerira NAD+. U derivate piridina spadaju vitaminski aktivni piridoksin, piridoksal i piridoksamin. Navedena piridoksinska grupa spojeva ima zajeniki naziv vitamin B6. terapijski se meutim upotrebljava samo piridoksin. U ogranizmu navedeni spojevi prelaze u fizioloki aktivan 79 piridoksal fosfat, vanu prostetsku skupinu enzima koji sudjeluju u metabolizmu aminokiselina . pirodoksin pirodoksal pirodoksamin pirodoksal- fosfat

Piridoksal fosfat vee aminokiseline preko aldehidne skupine. Stvaraju se Schiffove baze kao zajedniki meuprodukt u reakcijama razgradnje aminokiselina. Piridinski i piperidinski prstenovi nalaze se u brojnim alkaloidima. Da spomenemo nikotin koji uz piridinski prsten sadri i N metilpirolidin, te koniin koji je derivat piperidina. esterolani prsten s kisikom kao hetero atomom, piran, nema aromatski karakter. U prirodi su poznati samo neki derivati pirana i pirona. Dva duikova atoma u prstenu sadre tri izomerna diazina: pirazin, pirimidin i piridazin. Imaju aromatski karakter i izrazite su baze. pirazin pirimidin piridazin Najvaniji meu njima je pirimidin. U derivate pirimidina spadaju pirimidinske baze: citozin, uracil i timin. Nalazimo ih u nukleinskim kiselinama. Formule prikazuju baze u keto oblicima koji prevladavaju u keto enolnoj ravnotei pri fiziolokim uvjetima. Od derivata pirimidina treba navesti i ranije prikazane barbiturate te sulfonamid sulfadiazin. Pirimidinski prsten sadri i vitamin tiamin.

5. HETEROCIKLINI SPOJEVI S KONDENZIRANIM PRSTENOVIMA

Jednostavni heterocikliki spojevi mogu biti kondenzirani meusobno ili s benzenskim prstenom.

indol triptofan

Najvaniji derivat indola je esencijalna aminokiselina triptofan. Hidroksilacijom triptofana nastaje 5 hidroksitriptofan koji dekarboksilacijom prelazi u serotonin (5 hidroksitriptamin). Serotonin je rairen u biljnom i ivotinjskom svijetu. U ivanom sustavu igra ulogu neuroprijenosnika. Strukture navedenih spojeva upoznali smo ve ranije. Razgradnjom pobonog lanca triptofana mogu nastati skatol i inoksil. Zbog prisutnosti skatola izmet ima vrlo neugodan miris. Indoksil se pak u obliku indoksil sulfata pojavaljuje u mokrai (mokrani indikan). skatol indoksil

U biljnom svijetu nalazi se indikan koji je glikozid indoksila hidrolizom daje glukozu i indoksil. Neko je bio vana sirovina za dobivanje indiga, bojila koje je ovjek upotrebljavao ve u prvim poecima vivilizacije. Indigo nastaje oksidacijom indoksila na zraku. Kinolin i izokinolin sadre benzenski i piridinski prsten. kinolin izokinolin

Nalaze se u strukturi mnogih alkaloida meu kojima je najpoznatiji kinin. On u svojoj strukturi sadri kinolinski prsten. Purin se sastoji od dva heterociklika prstena: pirimidina i imidazola.

purin Kao to je iz formule vidljivo, kod purina postoji izuzetak od sustavnog numeriranja atoma prstena. Vani derivati purina su baze koje nalazimo u svim nukleinskim kiselinama: adenin i guanin. Neiskoritene slobodne purinske baze koje nastaju u toku metabolizma oksidiraju se u mokranu kiselinu, koja kod ovjeka predstavlja konani produkt razgradnje baza. Kao meuprodukti u razgradnji adenina pojavljuju se hipoksantin i ksantin, a kod gvanina ksantin. Spojevi su prikazani u keto obliku no mogu se javiti i u izomernom, enolnom obliku. Ponaa se kao dvobazina kiselina i tvori soli urate. Kod povienih koncentracija mokrane kiseline u krvi, urati se, kao slabo topljive soli, mogu taloiti u raznim tkivima. Kristalii urata istaloeni u zglobovima izazivaju uloge (giht). U metilne derivate ksantina spadaju kofein, teofilin i teobromin, koji su odgovorni za stimulativno djelovanje kave, aja i kakaa. Na sredinji ivani sustav najintenzivnije djeluje trimetilksantin, kofein. Teofilin i teobromin su dimetilksantini.

KofeinPteridin sadri pirimidinski i pirazinski prsten.

Pteridin

Derivati pteridina raireni su u prirodi. Supstituirani pteridinski prsten sadri npr. Folna kiselina, koja se ubraja u vitamine B kompleksa. Tetrahidrofolna kiselina spada pak u koenzime. Pteridinski prsten kondenziran s benzenom, benz (g) pteridin, nalazi se u strukturi riboflavina, jo jednog vitamina iz grupe B. Riboflavin se nalazi u prostetskim skupinama flavoproteina.

6. PURIN

Purinje heterociklino, aromatsko organsko jedinjenje, koje se sastoji od kondenzovanih prstenapirimidinaiimidazola.Generalni naziv ,,purini se odnosi na supstituisane purine i njihovetautomere. Dve baze unukleinskim kiselinama,adenin(6-aminopurin) iguanin(2-amino-6-oksipurin), spadaju u purine (purinske baze). UDNK, ove baze formirajuvodonine vezesa svojim komplementarnim pirimidinskim bazama,timinomicitozinom. URNK, komplementarno jedinjenje adeninu jeuracil, umesto timina.Ostali znaajni purini suksantin(2,6'-dioksipurin),hipoksantin(6-oksipurin),teobromin(3,7-dimetilksantin),kofein(1,3,7-trimetilksantin) imokrana kiselina(2,6,8-trioksipurin). Metilovani ksantini (teofilin, teobromin, kofein) se nalaze u raznim piima spravljenim od biljaka - ukafi, (crnom)aju,guarani,mateu.Purini su biohemijski veoma znaajna jedinjenja, pre svega kao komponente DNK i RNK, ali se takoe nalaze i u nizu drugih biohemijskih jedinjenja, kao to suATP(adenozin trifosfat),GTP(guanozin trifosfat),ciklini AMP(ciklini adenozin monofosfat),NADH(nikotinamid adenin dinukleotid) ikoenzim A.Kod svih ovih jedinjenja vanu ulogu igraju njihove tautomerne strukture.Takoe treba pomenuti ifenoksazinifenotiazin, kao derivate purina, koji predstavljaju osnovne supstance iz kojih se izvode neke boje i lekovi. Od derivata fenotiazina poznato jemetilensko plavo.NemakihemiarEmil Fier(Emil Fischer) dao je ime purinima1884. godine. On ih je1898. godine sintetisao i pokazao da purini predstavljaju zasebnu grupu hemijskih jedinjenja.

purin

7. KINOLIN

Kinolin, org. baza sastavljena od jednoga benzenskog i jednoga piridinskog prstena; bezbojna tekuina, nalazi se u katranu kamenog ugljena u dva izomera (kinolin, izokinolin). Sintetski se proizvodi iz anilina. Neki vani alkaloidi derivati su kinolina.

kinolin

8. IZOKINOLIN

izokinolin(izo-+kinolin), heterocikliki spoj koji se sastoji od kondenziranih prstenova benzena i piridina, C9H7N. Kristalizira u obliku ploica, talite 24C. To je osnovna tvar mnogih opijumskih alkaloida, npr. papaverina. Nalazi se i u katranu kamenog ugljena, iz kojega se moe dobiti industrijski, a slui za sintezu nekih bojila, insekticida i lijekova.

9. SKATOL

Skatol(gr.), C9H8N, 3-metilindol, hlapljiv sastojak fekalija koji im daje neugodan miris. Nastaje truljenjem bjelanevina. Upotrebljava se u kozmetici.

skatol

10. INDOKSIL

Indoksiljeorgansko jedinjenjesahemijskom formulom: C8H7NO. Indoksil jeizomeransaoksindolom.On je uljasta tenost.Indoksil se moe dobiti izindikana, koji jeglikozid.Hidrolizaindikana proizvodi -D-glukozui indoksil.Indigo bojaje proizvodreakcijeindoksila i blagooksidujuih agenasakao to jeatmosferskikiseonik.

11. TRIPTOFAN

Triptofanje esencijalnaaminokiselina, (u ljudskoj prehrani). Jedna je od 20 uobiajenih aminokiselina ugenetikom kodu, odgovorankodonjeUGG. U proteinima sisavaca pojavljuje se samo L-stereoizomer, dok se D-stereoizomer povremena nalazi u prirodnim materijalima. Triptofan se od ostalih aminokiselina razlikuje poindolnomprstenu u svojoj strukturi. Za mnoge organizme i ljude, triptofan je esencijalna aminokiselina. to znai da se ne moe sintetizirati u organizmu ve ju je potrebno unesti hranom. Glavna uloga aminokiselina ukljuujui triptofan je izgradnjaproteina(bjelanevina). Osim toga, triptofan ima i dodatnu ulogu, izgrauje: Serotonin(5-Hidroksitriptamin, 5-HT) (Neurotransmiter) - preko triptofan hidroksilaze. Melatonin(NeuroHormon) - iz serotonina preko 5-hidroksiindol-O-metiltransferaze Niacin(Vitamin B3)Metabolit triptofana5-hidroksitritpofan(5-HTP) predloen je za lijeenje epilepsije. 5-HTP se u organizmu brzo raspada na 5-HT -Serotoninstoga moe biti pogodan i za liijeenje depresije, manjkavost tome je to serotonin kratko ostaje u organizmu jer ga brzo metabolizira monoamina oksidaza. U Europi se nalazi u prodaji pod trgovakim imenom Cincofarm i Tript-OH.

triptofan 12. INDOL

Indoljearomatinoheterociklinoorgansko jedinjenje. On ima biciklinu strukturu, koja se sastoji od sestolanogbenzenovogprstena spojenog sa petolanimpirolovimprstenom. Indol se esto sree u mirisima i lekovima. Jedinjenja koja sadre indolni prsten se nazivaju indolima. Indolna aminokiselinatriptofanje prekurzorneurotransmiteraserotonina. Indol je vrst na sobnoj temperaturi. Indol mogu da proizvedubakterijekao degradacioniproduktaminokiselinetriptofana. On se prirodno javlja u ljudskomizmetui ima intenzivni fekalnizadah. U veoma niskim koncentracijama, meutim, on ima miris cvea,i sastojak je mnogih cvetnih mirisa (such as orange blossoms) iparfema. On se takoe javlja ukatranu. Korespondirajui supstituent se nazivaindolil. Indol podleeelektrofilnoj supstituciji, uglavnom na poziciji 3.Supstituisani indolisu strukturni elementi (i za neka od jedinjenja sintetiki prekurzori) triptofanskih-derivatatriptaminskihalkaloida poputneurotransmiteraserotonina, imelatonina. U indolna jedinjenja se isto tako uvrtavaju biljni hormonauksin(indolil-3-siretna kiselina), antiinflamatorni lekindomtacin,beta blokatorpindolol, prirodni halucinogendimetiltriptamin(N,N-DMT).Imeindolje formirano od reiindigoioleum, jer je indol prvi put izolovan tretmanom indigo boje oleumom.

indol13. ZAKLJUAK

Heterociklini spojevi (hetero-+ciklian), organski hemijski spojevi s ciklikom strukturom molekula, kojima se prsten sastoji od ugljika i najmanje jednog atoma nekoga drugog elementa (heteroatom). Najei su heteroatomi kisik, sumpor i duik. Heterocikliki prsteni sastavni su dijelovi mnogih prirodnih organskih spojeva kljunih za odvijanje ivotnih funkcija u biljnom i ivotinjskom svijetu (alkaloidi, vitamini, koenzimi, ugljikohidrati, neke aminokiseline, nukleinske kiseline), a takoer su sirovine za proizvodnju mnogih lijekova, bojila, insekticida, herbicida i dr. Heterocikliki spojevi razvrstavaju se prema broju atoma u prstenu, vrsti i broju heteroatoma te slinosti s aromatskim spojevima. Posebno su vani spojevi s maksimalno nezasienim peterolanim (npr. furan, tiofen, pirol) i esterolanim prstenom (piridin), koji se nazivaju iheteroaromatskim spojevimazbog slinosti s aromatima.

14. LITERATURA

1. Vodickroz IUPAC-ovu nomenklaturu organskih spojeva, preporuke HKD i HKDI2001. (urednik prijevoda: V. Rapic; prijevod: I. Bregovec, . Horvat, K. Majerski, V.Rapic), kolska knjiga, Zagreb, 2002.2. S. H. Pine,Organska kemija(prijevod I. Bregovec i V. Rapic). kolska knjiga, Zagreb,1994.

1