• Nenhum resultado encontrado

KÉMIAI TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

SAV-BAZIS S A JA T S A G O K SAVI JELLEG VÍZZEL SZEMBEN

Néhány vegyület I koncentrációjú vizes

oldatának pH-ja:

Oldott anyag Mért pH Vízzel szemben

C2H5- O H 7 semleges

CgHs-OH 5 gyenge sav

CH3COOH 2 közepesen er5s sav

A vizsgált vegyületek vízzel való reakciója: C2H5OH + H2O CaHsO" +

eUmol elaiuihiliiin

(eloxiílifHi)

CeHgOH + HgO ^ CgHgO- + H3O*

ffn o l fenoltUum

(feiufx'ulioii)

CH3COOH + H2O ^ CH3COO" + H3O*

ettinsíiv ettintKÍlioH

((H-elíitüm} REAKCIÓ ERŐS SAVAKKAL

A molekulában kötött oxigénatomoknak min­ dig van nemkötó elektronpárjuk, e zé it m in­ den oxigéntartalm ú szénvegyület m egköthet protont, tehát erós savakkal (HCI, H2SO4) szemben bázisként viselkedhet. Az erős savak protonátadás közben oldódnak minden folyé­

kony oxigéntaitalmú szénvegyületben (alko­ holban. fenolban, éterben, oxovegyületben, karbonsavban, észterben). Például: C2H5 \ / 0) + H - C I I C2H5 \ V® —0 + ICII H elanol C2H5 \ / 0) + H - a i / \ H H etil'oxtísiiumion C2H5 \ - 0 + ICII C2H5 (lieiU’éier / \ C2H5 H (lieiil’oxóniiimion O X ID A C IO ES R E D U K C IÓ

A réz(II)-oxid az alkoholokból hidrogént von el, azokat o.xovegyiiletekké dehidrogénezi.

R - C H g- OH + CuO R - + Cu + HgO

primer alkohol aldehid H

+IOJ //

R - C

oxidáció \

OH Az aldehidek könnyen oxidálódnak karbon­ savakká, erélyes redukálószerek. Ez a tulaj­ donságuk kim utatásukra is alkalmas.

“ ezüsttükörpróba:

R - C H = 0 + 2Ag^+0H "= R-COOH + aAg+HgO

Vcgj'ület Képlet K KOH KHCO3

clW-aikohol C2H5OH C2H5OK + - ^ H2 — —

fenol CeNgOH C6H5OK + H2 CgHöOK + H2O —

ciÁnsav CH3COOH CH3COOK + ^ Hg CH3COOK + H2O CH3COOK + H2O + CO2

\7 . ()X I(;K M ARTALMÚ S/KNVK(;Yl)l,KrKK

135

- Fehl ing-reakció: -1

R -C H =

0

+

2

Cu

2

*+

4 0

H" = R

COOH

♦ C112O

2

HgO

C H -O H + C u O ^ C = 0 + Cu + H20

F*2^

szekunder aikohol keton

lindu*8diOil eiélyCS eredeünél

^ tóKbb

oxidáció tzéMlonsziffld

butoCkSitvak A ketonok, mivel csak nagyon nehezen oxi­ dálódnak. nem tidják az aldehidekre jellem ző ezüsttüköipróbát. Rí I R 2 - C - O H + CuO ^ »■ I R3

A tercier alkoholok nem dehidrogénerhetok (nem oxidálhatók).

Az oxovegyületek könnyen redukálódnak, és két hidrogénatom felvételével alkoholokká alakulnak át. Az aldehidekből prim er, a ke­ tonokból szekunder alkoholok képződnek. A karbonsavak nagyon erélyes redukálószer hatására pnm er alkoholokká alakulnak. Alde­ hideket karbonsav közvetlen redukciójával nem lehet előállítani.

R - C H j - OH primer alkohol oxidáció ___^ ■s redukció R - C H = 0 aldehid erélyes _ ^oxididő redukció \ ^ karbonsav OH E G E S 3 n CnHan+i—OH+ 2 O2 alkíuuA = n C 0 2 + (n+1) H2O E T E R - ES E S Z T E R K E P Z O D E S

CC. H.SO4

R -O H + H O - R --- ► R - O - R + H2O szimmetrikus éter K a r l M > n s a v c s z tc r c k k c p / . o d c s c é.s h id ro h V .is e : O 6sztcik^>zM6s R 1 -C -O H + H - O - R í ^ R 1 - C - O - R 2 + H2O hidrolizU

karbonsav alkohol karbonsav-észter

F^lszappanosítás: a karbonsavészterek lúgos hidrolízise:

vizet o4(faa

R 1 - C - O - R 2 + NaOH —► Ri-COONa + R2-OH

K i^:r i)é s k k é s f k l a d a t o k

1. írd fel a következő vegyületek nátriumm al való reakciójának egyenletét!

metil-alkohol hangyasav benzol-1,2-diol

2. Hogyan tudnád eldönteni, hogy ismeretlen oxigéntailalm ú szénvegyületben van-e hid- roxilcsopoit, és ha igen, milyen funkciós csoport alakjában?

3. írd fel az alábbi alkoholok oxovegyület(ek)ig, illetve kaibonsavig való oxidációjának reakcióegyenletét, s nevezd el a term ékeket! (A ketonokat erélyesen oxidáljuk.)

(i) pentil-alkohol h) pentán-2-ol c) 2‘m etilpropán-2-ol 4. A z alábbi vegyületek közül m elyek adják az ezüsttükörpróbát?

a) form aldehid h) m etánsav c) etánsav d ) aceton e) benzaldehid f) pentanal 5. H ogyan lehet előáUítani az alábbi étereket, illetve észtereket?

1 3 6 K(;Y f u n k c ió s (•S()l»()R'r()TTARTALMAyX)SZKNVK<;YÍ;LKTKK

N I T R O G É N T A R T A L M Ú S Z É N V E G Y Ü L E T E K

A nitrogéntaitalmii szénvegyületek m oleku­ láiban lictcT<»a(omként egy vagy több nitr<»- génatom található.

•N*

A nitrogénalom három párosítatlan vegyér­ tékelektronjának megfelelően igen változa­ tosan kapcsolódhat más atomokkal. A mole­ kulában kötött nitrogénatom szomszédjával létesíthet cgy.szcrc.s, kétszeres vagy h áro m ­ szoros kovalens kötést. A nitrogéntaitalm ú szénvegyületek molekuláiban oxigénatomok is előfordulhatnak, esetleg közvetlenül a nit- logénatom hoz kapcsolódva. így a nitrogén­

Az

atom igen sokféle funkchís esoport részeként épülhet be a szénvegyületek molekuláiba.

\ — \ - C - N - / 1 / 11 \ - c — \ _ / C = N - - C - N = o ) N - I - C ^ N I \ - C - N (

E vegyületek között vannak biológiai szem­ pontból jelentős term észetes vegyületek (az életet hordozó fehérjék és a nukleinsavak) és a gyakorlati élet szám ára fontos vegyületek is (festékek, gyógyszerek, műanyagok).

Az aniínok* olyan n itro g én tartalm ú szén­ vegyületek, amelyek m olekuláiban a nílro- génatoni egyszeres kovalens kötéssel kap- csoltklík a s/én ato iiih o /. Egy nitrogénatom ­ hoz kiípcsolódhat egy. kettő vagy három szénatom; a nitrogénatom a többi kötést hid- rogénatom m al létesíti.

Az aminokat formálisan a / ammónia szárm a­ zékainak tekintjük. Az aminokat az am m óni­

H - N - H I H NH3 tm n u m n t N(CH3)3

■Jr66

NH2CH3 NH(CH3)2

136.1. Az ammóniából szánnaztatható legegysze­ rűbb iiminok kalottmodelljei. Mely moi^kulák kö7Á>^t aiakulhdl ki hidrogénköiés?

ából vezetjük le oly módon, hogy az ammónia három hidrogénatomjából egyet, kettőt vagy háiTnat szénhidrogéncsopoiital helyettesítünk. R E N D Ű SÉ G

A nitrogénalonihoz kapcsohSdó szénhidro- géncsoportok szám ának m egfelelően első* rendű (primer), m ásodrendű (szekimder), és

R1- N - H I H elsőrendű amin R i - N - H Ra mősodrendű amin R1- N - R 3 R2 \ _ - C - N - H / I H amin<H'sop<nt \ - - C - N - H / I C / | \ iminocsoport \ / - C - N - C - / I \ C / I \

harmadrendű amin nitrilwsoport

A / w \ M I N ( ) K

137

liariiuidrcndíi {ten ier) am inokat különböz­ tetünk. meg. A nitiogénatom hoz kapcsolódó szénhidiogéncsopoilok ( R i , R2, R3) lehetnek azonosak vagy különbözőek, nyílt láncúak vagy gyűrűsek, telítettek vagy telítetlenek.

Az iUíiinok esetében a rendűség nem a nitrogén* atomhoz kapcsolódó szénatom rendűséget je ­ lenti, itt valójában a nitrogénatom rendűségéről van szó.

Az elsőrendű amínok jellem ző funkdc>s cso­ p o r tja az am in o cso p o rl* (—NH2), a másod- rendűeké az iminocsopoil (—NH—), a hcurnad- rendűeké pedig maga a nitrogénatom (—N—). Az am inok nevét a nitrogénalomhoz k<ipcso- lódó szénhidrogéncsoportok nevének betű­ rendben való felsorolása után tett -am in szó­ val képezzük.

A zonos szénhidrogéncsoportok esetén a di-, illetve a tri- többszöröző szócskát használjuk az elnevezésnél. A bonyolultabb aminoknak általában a régies neve használatos. Pl. a leg­ eg y szerű b b aromá.*; am in, a fenil-am in az egész világon anilin’*'**' néven isméit.

CH3- N - H H meíil'Omin CH3- N - H C2H5 etil-metil-amin H a C -N -C H a H dimetil'Omin fenil-amin (anilin)

Az elsőrendű aminokat úgy is elnevezhetjük, hogy a megfelelő szénhidiogén neve elé tesz- szükazí/w/wí- szót. Ilyenkoi alapvegyiiletnek azt a vegyüietet tekintjük, amelyikben az ami- nocsopoil helyett hidrogénalom viin. Ez az el­ nevezés akkor hiisználalos. amikor az alapve- gyiilet az aminocsopoHon kívül más funkciós csoportot is tartaliriiiz (pl. aminoecetsav).

F IZ IK A I T U L A JD O N S Á G O K

A kis szénatonis/ániú alkil-aniinok (a metil-, a dimetil-, a trimetil- é s az etil-am in) az am­ móniára em lékeztető szagú g á/o k , a többi egyszeiói alkil-am in undorító szagú folya­ dék. A tíznél nagyobb szénatomszámú am i­ nok pedig szilárd halm azállapotúak.

A különböző rendűségű izom er am inok kö­ zül m indig a nagyobb rendű.scgű az alacso­ n y ab b forrá.s|M)ntií. A z eltérőforráspotU ok a molekulák közötti eltérő kölcsönluításokkal magyarázJiotóak. Az el sőrendű és másodren­ dű aminok molekulái között hidrogénkötések alakulhatnak ki. A különbség az, hogy a má- sodrendűek molekulái között kevesebb a le­ hetőség e kötések kialakítására. A harmad- rendűek molekulái között viszont c.sak gyen­ ge dipólus-dipólus kölcsönhatás jö n létre. Az am inok forráspontja alacsonyabb, mint a közel azonos m oláris töm egű alkoholoké. Az aminok között ugyanis kb. fele olyan erős a hidrogénkötés* mint az alkoholok között. A haimadrendű aminok fon áspontja a gyenge másodrendű kölcsönhatások miatt nagyjából a m egfelelő szénhidrogénekével azonos. A nem túl nagy szénato/nszámú alkil-aminok jó l oldódnak vízhen, jobban, mint a m egfe­

lelő szénatomszámú alkoholok.

Ennek az az oka, hogy a nitrogénatom laz«in kötött nemkötő elektrnnpárja könnyebben ala­ kít ki hidrogénkötést a vízmolekulával, mint az oxigénatomé.

H - N - C H2-C O O H

H

a iiw u w e ls a v

Vegyület neve Képlet F p r o

hexil-amin C eH ,3 -N H 2 129 dipropU-amin (C3H7)2-NH n o trietil-amin (C2Hs)3N 89 propán CH3 — CH2 — CH3 -4 2 etíl-amin CH3 — CH2 — NH2 17 etil-alkohol CHg — CH2 — OH 78 dimetil-éter CH3—0 — CH3 -2 4

137.1. Az aminok és néhány szénvegyület forrás­ pontjának összehasonlítása. Mi az eltérés oka?

138

K(;Y FUNKCIÓS (•S()l»()R'r()TTARTALMAyX)SZKNVK<;Yi;LKTKK

A szénatom szám növekedésével a vízoldlia- (óság csökken.

I

Kb. 5 cm^-nyi vízbe tegyünk 6 - 8 csepp anílinti

Rázzuk össze <i kémcső tiulalmátl

Kémcsőben levő vízhez unilint cseppentünk, majd jó l összerázzuk a kémcső taitalmát. Az anilin a molekulában lévő nagy apoláris rész miatt nem oldódik vízben.

Az am inek a poláris éterben és alkoholban jól oldódnak.

K É M IA I T U L A J D O N S Á G O K

I Minisünk anilinbe univerzálindikátor papíil!

I3X.1. Az anilin vízzel szemben nem mutatja bá­ zisosságát

Az anilinbe m áitott univerzálindikátor papír színe nem változik.

I

Egy kémcsőbe töltsünk I cmSinilint. és áldjunk hozzá 4 cm-^ 20%*os sósavat, majd rázogassuk H kémcsövet!

I3».2. Az anilin vízben gyiikorlatilag nem oldódik (I). Az anilin reiikciója sósavval (2).

Mi a íítiHisziuluik molekuíaszerkezeti oka?

Ha az anilint sósavval rázzuk össze, a sósav hatására létrejött vegyület feloldódik.

A z am inok n itrogénatom jának nem kötő elektronpárja pioton felvételére képes, ezért az aminok gyenge bázisok.

Például az anilin sósavval anilínium-kloridot képez. Az ionos vegyület vízben jól oldódik. Az anilin és a hozzá hasonló arom ás am inok az am m óniánál is gyengébb bázisok, ezért vízzel szemben nem m utatják a bázisosságu­ kat.

.NHí

Q + HCI Q

NHs +

cr

anilin anilínium-klorid

Az alkil-aniinok az am m ó n iáh o z hasonló crősscgíí házi.sok^ vizes oldatuk lúgos kém­ hatású. i --- H - N - C H3 + H metil-amin H I H - N - C H3 + 0H“ H nuiil-ammöniumion

A z alkil-aminok erős savak (pl. sósav) hatá­ sára csaknem teljes m értékben sóvá alakul­ nak. A keletkezett sók ionos vegyületek, am elyek vízben jó l oldódnak.

f C H 3 - N - H + H C ! ^ C2H5 etH'metil'Omin H I C H 3 - N - H C2H5 etil'metiUeonmómum'klorid

cr

Az aminok erős savakkal alkotott sói vízben hidiolizálniik. ,Sóik vizes oldala savas kémha­ tású. Ez is iizt bizonyítjiiu hogy az aminok gyen­ ge bázisok.

A / w \ M I N ( ) K

139

E L Ő F O R D U L Á S , F E L H A S Z N A L A S Az eg y szerű alkil-am inok a term észetben csak nagyon ritkán fordulnak elő. (Pl. a g á z - halm azállapotű am inek a heringpácbun for­ dulnak elő.) A nitrogéntartalmú szerves ve- gyületek (aminosavak. fehéijék) bom lásakor bonyolultabb aminok keletkeznek. Ettől .szár­ mazik a rothadó anyagok undorító szaga. A gyakorlati .>izempontból legfontosabb amin az aniiin. A 19. században kibontakozó szer­ ves kém iai ipar (festék- és gyógyszeripar)

legfontosabb alapanyaga volt. 139.1. Az aromás aminok festékek alapanyagai

k r i)k k f:s s k( ;k k

Afehéijék bomlásakor keletkezőiuninok nagyon méigezőek. Ilyen pl. az 1.5-diaiTiino-pentán, régi nevén kadaverín. (Az elnevezés a latin holttest szóból szánnazik.) Ez a kétértékű amin az ún. hullamérgek közé íiutozik.

A his/.tHniiii, amely a növényi és az állati sejtekben is megtalálható, a hajszálereket tágítja. Ha a vérben megjelenik, akkor a bőr kipirul, viszket. Szerepet játszik az allergiás betegségek kialakulásiiban is.

U KKKI)h;SKK l^:vS FKLADATOK

1. M ilyen vegyületek az aminok?

2. írd le a következő vegyületek konstitúciós képletét, és állapítsd m eg a rendűségüket!

a) etil-dim etil-am in, h) etil-izopropil-am in,

c) diciklopentil-amin, r/) butil-m etil-propil-am in.

3. R ajzold le a propil-amin. illetve a vele izom er am inok konstitúciós képleteit! N evezd el őket, és állapítsd meg a rendűségüket is!

4. É rtelm ezd a közel azonos m olekulatöm egű propán és az etil-am in forráspontjában m utatkozó nagy különbséget (137.1. táblázat)!

5. M ely vegyületekhez tartoznak a következő forráspontok? V álasztásodat indokold! Forráspontok: -8 9 ®C; - 7 ®C; 65 ®C.

Vegyületek: metanol; m etil-amin; etán.

6. írd le a következő anyagok kölcsönhatásának egyenletét! íi) trim etil-am in és víz; b) dim etil-am in és .sósav.

7. Kialakulhat-e a harm adrendű am inok molekulái között hidrogénkötés?

8. H ány g etil-am int tartalm az az az oldat, am elynek 100 cm^-e 36,5 g 10 töm eg% -os só­ sa voldattal közömbösíthető?

g

9. Valamely alkil-am in molái is töm ege 45 —^ . Mi az összegképlete ennek az aminnak?

mól

140

K(;Y FU N K C IÓ S (•S()l»()R'r()TTA R TA LM A yX )SZK N V K <;Y i;LK TK K

Nr

T R O G E N T A R T A L M U H E T E R O C I K L U S O K

IIcteriH-'iklusos* vegyülelck a /o k a gyűrűs s/c rk ez ctű vegyületek, amelyek gyűrűjének rclcpítcscbcn a szénatom on kívül m ás atom (pl. oxigén, kén, nitrogén) is részt vesz. Biológiai és gyakorlati szempontból legfon­ tosabbak közülük az egy vagy több nitrogén­ atom ot tartalmazó, aromás jellegű heterocik­ lusos vegyületek.

A P IR ID IN * (CgHsN)

A piridin a benzolból „szánnaztatható” aj'omás vegyület, am elynek m olekulájában az egyik CH-csoport helyett nitrogénatom található.

a CH

‘ O '

CH

5

I44).I. A píridininolekula kalonmodellje. I ia.wniíísíi

össze (é henzx*! és a fyir'ulinmolekula jntlariiását! Mi az eltérés oka ?

A teljesen szimmetnkus, apoláiis benzolmole­ kulával szemben a piridinmolekula dipótusos.

©

©

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

140.2. A piridin oldhatóság<ínak vizsgálata vízben és étcil)en. Miért oitUHÜk korUtilaniil vízhen? A piridin színtelen, kellem etlen szagú, m ér­ gező folyadék. F o rrá sp o n tja (115®C) ma- ga.sabh, m int a benzolé. Ez a molekulák kö­ zötti dipólus-dipólus kölcsönhatás következ­ ménye. A piridin m olekulája poláris, ezéil vízzel minden arányban elegyedik. A nitro­ génatom nem kötó elektronpárjával hidro­ génkötést alakíthat ki a vízm olekulákkal. Apoláris oldószerekben, például éterben is jól oldódik.

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

Vizsgáljuk meg a piridin vizes oldatának kém­hatását. majd csepegtessünk hozzii sósavat!

Piridin vizes oldatát univerzálindikátorral vizsgáltuk. Az oldat gyengén lúgos kém ha­ tású. Sósavat csepegtetve a főzőpohárba, pi- ridínium -klorid keletkezik. Ennek vizes ol­ data savas kémhatású.

I

Viz-sgáljuk meg a piridin színét, szagát, halmaz- állapotát. oldódását vízben és éterben!

140.3. A piridin vizes oldat-a gyengén lúgos kémha- tilsú ( I). A piridínium'kloiid savasan hidrolizál (2)

NITR(><;KN rARTALMIJ IIKI KROCIKLtSOK

141

A pii idin molekulában a nitrogénatom a nem- köto elektronpárja segítségével a víztol és a savaktól protont vehet át. gyenge há/isk cn t viselkedik. A piridin valamivel erősebb bá­ zis, m int az anilin.

N QN

+ O H'

Savakkal sókai k ep e/, am elyek vízben jól oldódnak.

Cm *

N Q N I H

+ cr

Sói a vízzel hidrolizálnak. oldatuk ezéil savas kémhatású.

C gH eN * + H 2O C 5H 5N + H 3O *

Szubsztilúciós reakciókba (halogénczés. nitrá- lás> a benzolnál nehezebben vihető. Ezekben a leakciókbitn kíziu'ólag a 3. szénatomhoz kap­ csolódó hidrogénatom cserélhető ki.

ELŐFORDULÁS, FELHASZNÁLÁS

A piridingyűnl számos vitamin, enzim , alka­ loid m olekulájában megtalálható.

A lkalm azzák alkohol denaturálására (em be­ ri fogya.sztásra alkalmatlanná tételére), gyógy­ szerek. növényvédő szerek és színezékek elő­ állítására.

A P IR IM ID IN * (C4H4N2)

M olekulájában a hattagú aiom ás gyűrű két nitrogénatom ot tartalm az 1,3-helyzetben.

■inV - ^

141.1. A pirimidinmolekula kalottinodellje.

llasonltisd össze a piridinmolekiiUívaf! FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

Színtelen, alacsony olvadáspontú (22 ®C) szi­ lárd anyag. A fo rrásp o n tja (124 **C) valam i­ vel m agasabb, m int a piridiné. V í/ben jól oldódik.

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK A piridinnél is gyengébb há/is.

Míg a piridin nitrogénatomja öt szénatomtól tud elektront elvonni, tiddig a piiitnidin két nit­ rogénatomja cs<ik négy szénatomtól vonhat cl elektronokat.

így a pirimidinben az egy-egy nitrogénatomra jutó elektronfelesleg kisebb, mint a piridinnél. ezért saját nemkötő elektronpáijaikat erőseb­ ben tailjitk, így protont nehezebben tudnak fel­ venni.

ELŐFORDULÁS. FELHASZNALAS

A pirim idingyűrű so k fontos term észetes szénvegyület (nukleinsyvak, vitaminok, alka­ loidok) alkotórésze. Számos gyógyszernek is alapanyaga.

A p í r r ó l* (CíHgN)

M olekulája öttagú arom ás gyűrű, amelyben az egyik atom a nitrogén, amelynek nemkötő elektronpárja beépül a delokalizált ;r-elekt- ronrendszerbe. A ;r-elektroniendszer toi-zult, a delokalizációban résztvevő hat elektron nem egyenletesen oszlik el az öt atom között.

142

K(;Y FUNKCIÓS (•S()l»()R'r()TTARTALMAyX)SZKNVK<;Yi;LKTKK H H /

©

h- cO c - h N I H

©

A nitrogén a nagyobb elektronvonzó képes­ sége ellenére is elektronhiányos, a szénato­ mok pedig kis elektronfelesleggel rendelkez- nek. így a pírrolm olekula is dí|M>luK<>s, úgy mint a píridin, de ebben az esetben a nitro- génaloni a dipólus pozilív sarka.

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

A p in o l színtelen, kloroformszagú folyadék. A fo rrásp o n tja (131 ®C) nem sokkal m ag a­ sabb, m in t a piriniidiné. Molekulái erőseb­ ben dipólusosak. Vízben nagyon rosszul o l­ dódik, mivel a pirrolmolekula nem képes be­ épülni a vízm olekulák hidrogénkötési rend­ szerébe. Apolárí.s o ld ós/crekben (éterben, benzolban) jól oldcSdík. Levegőn állva meg­ bám ul és élgyanlásodik.

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

A pin'ol gyenge sav, kálium m al hidrogén- rcjl(k)cs kö/.ben reagál, és szilárd piriol-ká- lium keletkezik.

N NN

I

H

+ 2 K* + H2

A pinol szubsztitúciós reakciókra hajlainosabb a benzolnál, mivel a szénatomjain elektionfeles- Icg Viin. Pl. brómmal m<u' szobahőmérsékleten reagál. Br Br

a

•f 4 Bt2 N I H i - 4 HBr ELŐFORDULÁS, FELHASZNALAS

A pirrol sok biológiáikig fontos vegyület al­ kotója. (Pl. a zöld növények klorofilljának, a vér hem oglobinjának, a B |2-vitaminnak.) Gyógyszerek, valam int színezékek előállí­ tására használják. A Z IM ID A Z O L * (C3H4N2) INo ; - H ..piridinszfrü” nitrogén © — ..pirrolSierű' nitrogén

A m olekulája öttagú arom ás gyűnJ, am ely­ ben a két nitrogénatom 1,3-helyzetu. Az egyik nitrogénatom a piridinhez („p irid in s/e rű ’*) a másik a pirrolhoz („p irro lszcru ” ) hasonló. A síkalkatú c7-vázon delokalizálódó ;r-elekt- ronszextett torzult. így az imidazol m oleku­ la is dip<>las<>s. A szerkezet következménye, hogy az imidazol a p in o l és a piridin saját­ ságait is mutatja. Vannak olyan tulajdonsá­ gai is, amelyek a két eltérő jellegű nitrogén együttes jelenlétével m agyarázhatók.

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

Az imidiazol fehér színű kristályos vegyület. Olvadá.s- és fo rrá s p o n tja (op.: 9 0 ®C, fp.: 2 5 6 * 0 a m o lck iilatö m cg ch c/ kcpc.st igen m agas. Ez azzal m agyarázható, hogy az imídazolmolekulák hldrogénkötést alakít­ hatnak ki egym ással, és így molekulaasszo- ciátum ok jönnek létre.

^

^

^

...INSw/ N ^ ... IN w .. IN W ...

n n

H

Vízben jól oldódik, miv'el be tud épülni a víz­ molekulák hidrogénkötési rendszerébe. (Ezt elsősorban a „piridinszerű” nitrogénatom te­ szi lehetővé.)

NITR(><;KN rARTALMIJ IIKI KROCIKLtSOK

143

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

Az im idiazol piridinszeníí nitrogénatom já­ nak nem köto elektionpárjával protont köt­ het m eg, ezélt há/is.

Erősebb bázis, mint a piridin, mert a ,4 3Íridin-

szerű” nitiogénatomon nagyobb az clcklronfc- lesLeg, mint magában a piridinben.

A „piiTolszerű" nitrogénhez kapcsolódó hid­ rogént az erős bázisok protonként leszakít­ hatják. Az imidazol tehát gyenge savként is viselkedhet.

Erősebb sav, mint a pirrol, meil az N —H kötés polárisabb, mint a pirrolban.

Az imidazol tehát savként és bázisként is vi­ selkedhet. azaz aiiifolcr vegyület.

imidazplkation

IN W N I imidazolanion

+ H2O

ELŐFORDULÁS. FELHASZNÁLÁS

Az im idiazol az enzim ek részeként a bioké­ miai folyamatokban a protoncserét katalizál­ ja. Felhasználják a m űanyag-, a festék- és a gyógyszeriparban, illetve kártevők elleni védekező anyagok előállításánál.

A PU R IN * (C5H4N4)

A purin egy p iiim id in -éseg y imidazolgyűrű „összeolvadásával'’ vezethető le.

N 0 > \ H imidazol IN k

143.1. A nitrogéntailalmú heterocikiusok gyógy­ szerekben is megtalálhatók

N

a purin hagyományos képlete

A purinban - ahogy a két benzolgyűrűbőí „ősz- szeolvadt’' naftalinnál már szerepelt - nincs két teljes .^yűrű”, hiszen két szénatom közös. Em i­ att nincs két ;r-eleklronszextett sem. hanem összesen 1 0 7T-elektrondelokaliz<ílódlk a mole­

kula 9 atomja által alkotott (7-vázon.

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

A purin színtelen tűk alakjában kristályoso­ dó vegyület. O lvadásinm lja ( 21 6 ®C) magas, mivel a molekuláit hidrogénkötések kapcsol­ ják össze. Vízben jó l oldódik.

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

A purin m ind az im id a /o !-, m ind pedig a piriinidingyűríi sajátosságail m ulatja. A molekulának ham m házisos cen fnm w van, ezek közül az imidazolgyíirű m tm génje a leg- házisosahh.

144

K(;Y FU N K C IÓ S (•S()l»()R'r()TTA R TA LM A yX )SZK N V K <;Y i;LK TK K

ELŐFORDULÁS

A purin a term észetben szabad állapotban nem fordul elő, de származékai nagyork elter­ jed tek . Purinszárm azékok a nukleínsavak építőkövei is. Purinvázat tuilalm az néhány növényi alkaloid, például a koffein (kávé- és teacserje), a teofillin (teacserje) és a teobro- min (kakaóm ag).

Az emberi szervezetben a nukleinsiivakal fel­ építő ún. purínbitzisok lebomlásuk során si nitio- géntailalmú karbamid helyett húgysavvá ala­ kulnak. A húgysav fenolos hidroxilcsopoiijui miatt gyenge savként viselkedő vegyület, s6i

a vízben rosszul oldódnak. A köszvényes bete­ gek ízületeiben anyagcserezavarok következ* teben a húgysav sói rakódnak le, és ez okoz fáj­ dalmas ízületi gyulladást.

húgysav (2.6.8-lrihi<lnfyi/nirmf H,C. CHr teofillin CH. O H N / > CH, teobromin

144.1. A kávé, a tea és a kakaó alkaloidja

KtCRDllSKK ÉS FELADATOK

1. M ivel m agyaiázható, hogy a benzol fonáspontja (80 ‘’C) alacsonyabb, mint a piridiné ( I I 5 ‘’C)?

2. H asonlítsd össze a piridin és a pirim idin bázisosságát! Mi az eltérés oka? 3. Sav vagy bázis a pirrol? M iért? M ilyen kémhatású a vizes oldata?

4. Hogyan oldódik vízben a pinol kálium sója? Miért? Milyen kémhatású a vizes oldata? M it bizonyít ez?

5. írd fel az imidazol sósavval való reakciójának reakcióegyenletét!

6. M ivel m agyarázható, hogy az im idazol fo n ásp o n tja csaknem kétszerese a pirrolénak? (A piiTol fo n á sp o n tja : 131 *C, az im idazol forráspontja: 256 ®C)

7. M it jelent az, hogy az imidazol am foter vegyület?

8. A purin sósavval való reakciójakor csak egy protont vesz fel. M elyik nitrogénatomján protonálódik?

9. M ilyen biológiai jelentősége van a nitrogéntaitalm ú heterociklusos vegyületeknek? 10. H ány g piridint tartalm az az az oldat, amely 100 cm-^-ének közöm bösítéséhez 36,5 g

2 0 töm eg% -os sósav fogyott?

11. ApiiTol káliummal való reakciójakor 1 ghidrogéngáz fejlődik. Hány gp iiro l vett részt ebben a reakcióban?

AZALKAU)IIX)K

145

AZ ALKALOIDOK

Az alkaloidok növényekben előforduló nitrogéntartalmú vegyületck, néhány kivételtől eltekintve hete* rocikiusos felépítésűek és erős biológiai hatással rendelkeznek. Az alkaloid kifejezés a bázikus tuiajdon- ságukfci utal. A növényekben általában savakkal alkotott sók fonnájában találhatók. A ma ismert több ezer alkaloid közül kb. 60-at használnak gyógyásziiti célokra. A szintetikus gyógyszerek közül s z ííit io svegyület

Documentos relacionados