Heterocykly

Heterocykly

= cyklické látky obsahující v cyklu alespoň jeden heteroatom (prvek jiný než uhlík) – nejčastěji O, N, S, …

Mnohé heterocykly jsou aromatické, protože volné elektronové páry heteroatomu se zapojí do konjugovaného systému.

Rozdělení:

Heterocyklické sloučeniny je možné klasifikovat podle počtu atomů cyklu a počtu přítomných heteroatomů:

• pětičetné heterocykly s 1 heteroatomem

• šestičetné heterocykly s 1 heteroatomem

• šestičetné heterocykly se 2 heteroatomy

• konjugované heterocykly

Pětičetné heterocykly s 1 heteroatomem

Nejvýznamnějšími sloučeninami jsou furan, thiofen a pyrrol.

Reakce:

• Jelikož elektronový pár na těchto heteroatomech se zapojuje do konjugace, jsou sloučeniny aromatické a může na nich probíhat SE

• Adice: katalytická hydrogenace furanu za vzniku tetrahydrofuranu – významného rozpouštědla

Pyrrol

• Porfin

  • Tvořen 4 pyrroly

  • Často vytváří komplexy s kovy (tzv. porfirinová barviva) – chlorofyl (Mg2+), hemoglobin (Fe2+), myoglobin (Fe2+), kobalamin (vit. B12, Co+)

• Pyrrolová jádra jsou obsažena také v žlučových barvivech (např bilirubin - odpadní produkt metabolismu červeného krevního barviva)

• Indol – základní skelet mnoha hormonů, alkaloidů či barviv (indigo, purpur), používá se v parfumerii (v nižších koncentracích má příjemnou vůni)

Šestičetné heterocykly s 1 heteroatomem

Pyridin

• nepáchnoucí hořlavá kapalina

• získává se z hnědého uhlí

• Je aromatický --> může probíhat SE

• Atom dusíku v molekule je zásaditý --> reakcí s kyselinami vznikají pyridinové soli

• katalytickou dehydrogenací (adice) z něj vzniká piperidin (složka pepře)

• kyselina nikotinová/niacin/vitamin B3 – derivát pyridinu

Pyran

• 2H-pyran – 2. uhlík je plně nasycený vodíky

• 4H-pyran – 4. uhlík je nasycený

Šestičetné heterocykly s 2 heteroatomy

Pyrimidin

• Dusíkaté báze uracil, cytosin, thymin jsou jeho deriváty

• Kyselina barbiturová – její deriváty barbituráty jsou součástí hypnotik a sedativ

Konjugované heterocykly

Purin

• Dusíkaté báze adenin a guanin jsou jeho deriváty

• Kyselina močová

  • konečný produkt metabolismu dusíku v organismu ptáků a plazů

  • konečný produkt metabolismu purinů v organismu savců

  • součástí močových kamenů, z jejich alkalických solí se vytváří ledvinové kameny

• kofein – alkaloid obsažený v kávových zrnech, kakaových bobech, čajových lístcích, kolovém ořechu či v maté

  • stimuluje centrální nervovou soustavu a srdeční činnost

Alkaloidy

• Nejsou přesně chemicky vymezené

• = různé deriváty dusíkatých heterocyklů produkované rostlinami

• Rostliny je produkují v rámci zpracování dusíku jako sekundární metabolity nebo jim slouží k obraně (hořká chuť, toxicita)

• Chemické vlastnosti

  • Díky atomu dusíku jsou zásadité (má volný elektronový pár a může přijmout H+)

    • Vytvářejí soli

  • Špatně rozpustné ve vodě

Zástupci: