Füsioloogilised omadused: 1) Mürgised. 2) narkootilise toimega. 3) kahjustavad kesknärvisüsteemi ja maksa. MÕISTED: 1) nukleofiil- vaba elektronpaariga ja neg laenguga aine osake. 2)Elektrofiil- tühja orbitaliga ja pos.laenguga aineosake. 3)nukleofiilne tsentner- neg.osalaenguga aine osake molekulis/ aines. 4) lektrofiilsus tsentner- pos. Osalaenguga aine osake molekulis/ aines. 5) nukleofiilne asendusreaktsioon- reaktsioon, mille tulemusena elektrofiilsed ja nukleofiilsed rühmad ühinevad. 6) Radikaal- osake millel on paadumata elektron.
ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID 1. Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi. Kovalentse katalüüsi põhimõte. Nukleofiilsed tsentrid ensüümides, side ensüümi ja substraadi vahel. 1. 1) Kolm mehhanismi: · kovalentne katalüüs · üldine happe-alus katalüüs · metalli-iooni katalüüs Kovalentse katalüüsi põhimõte: · Ensüüm ja substraat moodustuvad kovalentseid sidemeid ühes või mitmes reasktsiooniahela punktis. · Kovalentse sideme moodustumine E(ensüümi) ja S(substraadi) vahel tagab reaktsiooni kiiruse tõusu
pikkusest. • Madal keemistemperatuur (madalam kui alkoholidel), sest omavahel on amiinimolekulidel nõrgad sidemed. • Struktuur tetraeedriline 2. Keemilised omadused: • Amiin on tugevam nukleofiil, kui alkohol ja tal on väga nõrgad happelised omadused (tugev C-N side) • Soolade teke (Amiini aluseline omadus): (CH3)2NH + Hcl => (CH3)2NH2CL – dimetüülammooniumkloriid • Reageerib veega: (CH3)2NH + HOH <<<=> (CH3)2N+H2 + OH- • Nukleofiilsed omadused: reageerib halogeeniühenditega: CH3-NH2 + CH3-CH2-Br => CH3(CH3-CH2)NH3Br see reageerib alustega: CH3(CH3-CH2)NH3Br + NaOH = NABr + (CH3)CH2H5)NH + H2O • Amiini saamine alkoholist: CH3-CH2-OH + NH3 => CH3-CH2-NH2 + H2O CH3-CH2-NH2 + CH3-CH2-OH => (CH3-CH2)2-NH2 +H2O Nukelofiilide tugevus: tugevaimad nukleofiilid on amiinid, seejärel alkoholid ja nõrgimad on halogeenide ühendid
radikaaliga ehk alküülrühmaga. NH3 ammoniaaks, R- NH2 funktsionaalrühm ehk amino rühm. CH#CH"NH" etüülamiin, aminoetaan Keemilised omadused: · Amiin on tugevam nukleofiil, kui alkohol ja tal on väga nõrgad happelised omadused (tugev C-N side) · Soolade teke (Amiini aluseline omadus):(CH3)2NH + Hcl => (CH3)2NH2CL -dimetüülammooniumkloriid · Reageerib veega: (CH3)2NH + HOH <<<=> (CH3)2N+H2 + OH- · Nukleofiilsed omadused: reageerib halogeeniühenditega: CH3-NH2 + CH3-CH2-Br => CH3(CH3-CH2)NH3Br see reageerib alustega: CH3(CH3-CH2)NH3Br + NaOH = NABr + (CH3)CH2H5)NH + H2O · Amiini saamine alkoholist: CH3-CH2-OH + NH3 => CH3-CH2-NH2 + H2O ; CH3-CH2- NH2 + CH3-CH2-OH => (CH3-CH2)2-NH2 +H2O Füüsikalised omadused: · on gaasid, Saab moodustada vesiniksidemeid, lahustub vees, lahustuvus sõltub ahela pikkusest. · Madal keemistemperatuur (madalam kui alkoholidel), sest omavahel on
rühmaga. NT: estrid Karb.happe asendusderivaadid asendatud karb.happed (aminohapped). Nt: CH3CH(NH2)COOH 3. Estrite ja amiidide omadused Estrid: Amiidid: o Ohutud o Mürgised o Meeldiva lõhnaga o Tahked, värvitud ained o Vedelad või tahked o Tekitavad maksakahjustusi ained 4. Nukleofiilsed ja elektrofiilsed tsentrid estrites Nukl.ts O ; elektr.ts C 5. Reaktsioonid estrite ja amiididega Estrid: o Reageerimine alusega ehk leeliseline hüdrolüüs ehk seebistamine Ester + alus karb.happe sool + alkohol R COO R' + NaOH R COO Na + R'OH o Happeline hüdrolüüs Vesi + ester karb.hape + alkohol R COO R' + H2O R COOH + R' OH o Estri saamine Karb
rühmaga. NT: estrid Karb.happe asendusderivaadid – asendatud karb.happed (aminohapped). Nt: CH3CH(NH2)COOH 3. Estrite ja amiidide omadused Estrid: Amiidid: o Ohutud o Mürgised o Meeldiva lõhnaga o Tahked, värvitud ained o Vedelad või tahked o Tekitavad maksakahjustusi ained 4. Nukleofiilsed ja elektrofiilsed tsentrid estrites Nukl.ts – O ; elektr.ts – C 5. Reaktsioonid estrite ja amiididega Estrid: o Reageerimine alusega ehk leeliseline hüdrolüüs ehk seebistamine Ester + alus → karb.happe sool + alkohol R – COO – R’ + NaOH → R – COO – Na + R’OH o Happeline hüdrolüüs Vesi + ester ↔ karb.hape + alkohol R – COO – R’ + H2O ↔ R – COOH + R’ – OH o Estri saamine
Sellega rõhutatkse asjaolu, et amiin on reageerinud vesinikkloriidhappega, mille tulemuseks on vees lahustuv lõhnatu ravim. Veel mõningaid omadusi 1. Füüsikalised omadused: · Lahustuvus soltub ahela pikkusest. · Madal keemistemperatuur (madalam kui alkoholidel), sest omavahel on amiinimolekulidel norgad sidemed. · Struktuur tetraeedriline 2. Keemilised omadused: · Reaktsioon veega RNH2 + H2O RNH3+ OH- RNH3+ + OH- · Nukleofiilsed omadused: reageerib halogeeniuhenditega: NH3 + CH3CH2Br CH3CH2NH3Br see reageerib alustega: CH3CH2NH3Br + NaOH CH3CH2NH2 + NaBr + H2O (seda protsessi saab järkata) · Amiini saamine alkoholist: CH3CH2OH + NH3 CH3CH2NH2 + H2O CH3CH2NH2 + CH3CH2OH (CH3CH2)2NH2 + H2O Nukelofiilide tugevus reastatult: 1. amiinid 2. alkoholid 3. halogeenide ühendid.
.. 0, 83 piirides. Ühealuseliste küllastunud alkoholide rea esimesed liikmed on vees hästi lahustuvad, nad segunevad veega igasugustes vahekordades. Ühealuseliste küllastunud alkoholide rea esimestel liikmetel on nõrk lõhn. Alkoholid C 4 ... C10 on suhteliselt tugeva meeldiva lõhnaga. Kõrgemad ühealuselised alkoholid ja kõik mitmealuselised alkoholid on lõhnata ühendid. Alkoholidele on kõige iseloomulikumad OH-rühma asendumise reaktsiooni. Need on nukleofiilsed asendusreaktsioonid. Side süsiniku aatomi ja hapniku aatomi vahel on aga suhteliselt vähe polariseerunud, mistõttu OH- eraldumine on raskendatud. Alkoholid reageerivad leelismetallidega, magneesiumi, kaltsiumi, strontsiumi, baariumi ja alumiiniumiga, moodustades metallalkoksiide ehk alkoholaate. Alkoholaadid on tahked ained, mis lagunevad kergesti vee toimel. Alkoholid reageerivad vesinikhalogeniidega, moodustades süsivesinike halogeenderivaate. Kõige
Amiin NH2 Amiid O // CH3CNH2 Ester 19.3 Nimetada lihtsaid süsivesinike halogeniide, alkohole, eetreid, fenoole, aldehüüde, ketoone, karboksüülhappeid, amiine, amiide ja estreid; See peaks selge olema 19.4 Kirjeldada peamisi seaduspärasusi süsivesinike halogeniidide füüsikalistes Omadustes · C-X side süsivesinike halogeenderivaatides on polaarne: süsinikul on positiivne laeng ja seega nukleofiilse ataki objekt, mistõttu halogeniididele on iseloomulikud nukleofiilsed asendusreaktsioonid. · Tähtsamad nukleofiilid, mis süsivesinike halogeenderivaatidega reageerivad, on hüdroksiidioon ja vesi. · Süsivesinike halogeenderivaadid on ühendid, kus üks või enam süsivesiniku H-aatomit on asendatud halogeeniga. · Nad on laialt kasutatavad, samas paljud neist on väga mürgised (mitmed pestitsiidid) ja/või keskkonnaohtlikud (CFC). · Süsivesinike halogeenderivaadid on vähepolaarsed: ei lahustu vees, küll aga rasvades. 19
(hudroksuulruhm, metoksu, amino, tiool ruhm) · elektronaktseptorid on sellised funktsionaalsed ruhmad, mis seovad pii-elektronsusteemis elektrone. -R ruhmad. · Keemilise sideme polariseeritavuseks nimetatakse seda maara, mille vorra molekuli umbritsev keskkond muudab laengute esialgset jaotust molekulis laengute jaotust molekulis saame muuta teiste aatomite (molekulide, katalusaatorite) lisamisega. · Elektronrikkad tsentrid voivad olla nukleofiilsed tsentrid/ osaliselt vabad elektronpaarid · elektrofiilsed tsentrid on elektronvaesed tsentrid, mis voivad votta vastu elektrone keemilise sideme moodustamiseks. Taiesti voi osaliselt vaba orbitaal · alused on prootoni aktseptorid, hape on prootoni doonor (Bronsted-Lowry happelisuse teooria) aluselisus on voime siduda prootonit · mida vaiksem/suurem on pKa, seda tugevam/norgem on hape · kuidas struktuur mojutab happelisust?
Uus radikaaltsenter tekib kõige kergemini selle süsiniku juurde, mis omab kõige rohkem süsinikevahelisi sidemeid. Tekib ahelreaktsioon. Halogeeno- -F Fluoro- CH3Cl Mõned gaasid, Looduses Iseloomulikud on nukleofiilsed klorometaan enamus vedel. leidub neid asendusreaktsioonid. alkaanid -Cl Kloro- või tahked . vähe. (metüülklo- riid) Küllalt suure Halogeniidioonid(tugevate hapete happejäägid) kui nõrgad CnH2n+1-Hal Bromo- tihedusega
Hiniin ja klorokiin - malaariaravimid, hiniin on kiinapuust eraldatud alkaloid ning klorokiin on selle sünteetiline analoog. Toime põhineb malaariaparasiidi DNA transkriptsiooni blokeerimisel. Iseloomulik struktuur võimaldab interkaleeruda malaariaparasiidi DNA-ga. Aktinomütsiin D ja Adriamütsiin on antibiootikumid, mis sisaldavad vastavaid rühmi, millega töötavad interkalaarsete agentidena. Alküleerivad agendid Tugevad elektrofiilid. DNA-s on mitmeid nukleofiilsed gruppe, millest olulisim on guaniini 7. lämmastik. Agendid on väga reaktiivsed ning kasutatakse vähiravimitena. Ravimil peab olema kaks alküleerivat gruppi, mis reageerivad kahe lähestikku asetseva, kuid erinevates DNA ahelates paikneva G-ga, ristseovad kaks ahelat, blokeerides seega replikatsiooni ja transkriptsiooni. Samuti võib ravim siduda kaks guaniini samast ahelast, mistõttu takistab ka selline klammerdumine ligipääsu DNA ahelale. Alküleeritud guaniini
tugevate elektrofiilide suhtes võib käituda juba nukleofiilina. Reaksioonis Kasutusalasid vähe, tuntuim ründegaas ipriit. elektofiiliga muutub kolmevalentne väävel neljavalentseks ja tõuseb oksüdatsiooniastmesse VI. SULFOONHAPPED *Neljavalentsel väävlil jagamata elektronpaarid ja nukleofiilsed omadused Süstemaatiline nomenklatuur tuletab sulfoonhappe nimetuse tüviühendi puuduvad, niisugune väävel on keemilistes reaktsioonides elektrofiilne nimetusest liitega sulfoonhape. tsenter. Ühendites saab teda asendada ka nukleofiilga. Sulfoonhapped moodustavad tugevaid vesiniksidemeid.
Happeliste omadustega ühendid, mis moodustavad mitmesuguseid derivaate. R-SO3HR-SO3-+H+ Enamik sulfoonhappe sooladest-sulfonaatidest lahustub vees hästi. Küllastunud sulfoonhappeid saadakse tioolide oksüdeerimisel või halogenoalkaanide sulfoonimisel. Sulfoonhapete derivaadid: Olulisemad on sulfonaadid R-SO2-OM või R-SO2-OR1 Sulfonüülhalogeniidid R-SO2-Hal Sulfoonamiidid R-SO2-NH2 Sulfoonhalogenoamiidid R-SO2-NHHal Sulfoonhapete derivaatidele on iseloomulikud nukleofiilsed asendusreaktsioonid süsiniku või väävliaatomi juures. Esimesel juhul asendub kogu sulforühm, tekib uus funktsionaalderivaat, teisel juhul tekib sulfoonhappe derivaat. Sulfoonamiidid ja sulfoonhalogenoamiidid on enamasti happeliste omadustega. Sulforühma asendamine toimub naatriumsulfonaadi kokkusulatamisel mingi teise sobiva naatriumisoolaga. Halogeeni asendamine sulfonüülhalogeniidiga annab sulfoonhapete derivaate: olisemad on asendamine alkoksürühmaga ja aminorühmaga. 17
Kahjuks kulgeb ka kõrvalreaktsioon, mille tulemusena tekib üks dioksiinidest: Cl ONa Cl Cl Cl O Cl + + 2 NaCl Cl Cl NaO Cl Cl O Cl ,,Agent Orange" sisaldas dioksiine 3,83 g/m3. Olgu märgitud, et kõik need reaktsioonid on nukleofiilsed asendused. Nukleofiilne asendus aro- maatses tuumas ei ole väga tüüpiline aromaatsete ühendite reaktsioon, seepärast ei ole neid meie õpikus käsitletud, kuid nagu ülaltoodust näha, leiavad nad ka tööstuslikku kasutamist. 18 7.5. Fenoolid ja aromaatsed amiinid (lk 125126) 1. a) eeter b) fenool c) alkohol d) alkohol 2. Kresoolid: OH OH OH
Ennustage nukleofiilse asendusreaktsiooni saadusi. Selgitage nukleofiilse asendusreaktsiooni mehhanismi. Nad on laialt kasutatavad, samas paljud neist on väga mürgised (mitmed pestitsiidid) ja/või keskkonnaohtlikud (CFC). Süsivesinike halogeenderivaadid on vähepolaarsed: ei lahustu vees, küll aga rasvades. C-X side süsivesinike halogeenderivaatides on polaarne: süsinikul on positiivne laeng ja seega nukleofiilse ataki objekt, mistõttu halogeniididele on iseloomulikud nukleofiilsed asendusreaktsioonid. Tähtsamad nukleofiilid, mis süsivesinike halogeenderivaatidega reageerivad, on hüdroksiidioon ja vesi. Nukleofiilne asendusreaktsioon võib toimuda kahe erineva mehhanismi järgi. · SN1 mehhanismi korral toimub kõigepealt molekuli heterolüütiline dissotsiatsioon ja siis nukleofiili liitumine karbokatioonile. Kiirust limiteerivaks staadiumiks on siin dissotsiatsioon ja reaktsioon on 1. järku.
b. Korrastatud üks substraat seostub esimesena 2. Topeltasendsega ehk pingpong reaktsioon esmalt seostub ensüümiga esimene substraat ning toimub esimene osareaktsioon, tekib modifitseeritud ensüüm ning lahkub esimene produkt. Seejärel asendub teine jne. VI. ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID. (Õpik lk 99-100, loeng ja harjutus) 1. Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi. Kovalentse katalüüsi põhimõte. Nukleofiilsed tsentrid ensüümides, side ensüümi ja substraadi vahel. 1) Kovalentne katalüüs E ja S moodustavad kovalentseid sidemeid ühes või mitmes reaktsioonis; tagab reaktsiooni kiiruse tõusu 2) Üldine hape-alus katalüüs siirdeseisundis kantakse üle üks prooton. 3) Metall-iooni katalüüs paljud ensüümid vajavad metalli ioonide juuresolekut max aktiivsuse saavutamiseks. 2. Hape-alus katalüüsi põhimõte, ,,spetsiifiline" ja ,,üldine" hape-alus katalüüs.
*polaarne molekul, dipoolmoment on D = 1,84 D (suhteline laeng hapnikul on -0,34 ja kummalgi vesinikul +0,17) *moodustab vesiniksidemeid ja esineb dimeeridena (H2O)2, trimeeridena (H2O)3 ja stabiilsed on ka klastrid (H2O)20, (H2O)280 *allub autoprotolüüsile H2O + H2O = H3O+ + OH H3O+ on oksoonium-ioon, OH on hüdroksüülioon Mõisteid seoses veega * Hüdrofiilne - vett "armastav", polaarsed ühendid * Nukleofiilne on tuuma, ka prootonit, "armastav". Alused on nukleofiilsed reagendid (OH). * Elektrofiilne on elektroni (elektronpaari) "armastav" reagent (H+, Fe3+) *Hüdrofoobne - vett "eemale tõukav", mittepolaarsed ühendid (benseen, metaan, propaan jne) -------------------------------------------------------- * Steariinhappe CH3(CH2)16COOH pikk süsinike ahel CH3(CH2)16 ehk C17H35 on hüdrofoobne osa molekulist, ei lahustu vees karboksüülrühm COOH on hüdrofiilne osa molekulist, lahustub vees *Lahustuvuse "kuldreegel" - sarnane lahustub sarnases.
Seejärel reageerib substraat B ensüümiga E', regenereerub E ja vabaneb produkt Q: + % % * *& + P B Topelt ümberasetusega e ping-pog tüüpi bisubstraatne mehhanism VIII. ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID 1. Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi. Kovalentse katalüüsi põhimõte. Nukleofiilsed tsentrid ensüümides, side ensüümi ja substraadi vahel. Ensüümkatalüüsi mehhanismide tüübid: 1) Kovalentne katalüüs 2) Üldine hape-alus katalüüs 3) Metalli-iooni katalüüs Kovalentne katalüüs Ensüüm ja substraat moodustavad kovalentseid sidemeid ühes või mitmes reaktsiooniahela punktis
metalliaatomid, orgaanilised molekulid, koensüümid. o Isoensüümid valgu erinevad vormid. Erinevates kudedes võivad olla valgud erinevate isovormidena (võib olla erinev pI). Ensüüm kui katalüsaator Katalüüsitav reaktsioon või reaktsioonid Reaktsiooniskeem vaheetapid, mille kaudu kogu reaktsioonitsükkel toimub Reaktsioonimehhanism detailsem keemia, kuidas katalüüs toimub, kus toimuvad prootoni ülekanded, kus nukleofiilsed asendused jne Alternatiivsed substraadid kui ensüüm võib kasutada erinevaid substraate, katalüüsib sama tüüpi reaktsioone Inhibiitorid Aktivaatorid Ensüümkineetika parameetrite väärtused Kd on dissotsiatsioonikonstant, Ki on inhibitsioonikonstant Üksikute kiiruskonstantide väärtused nende teada saamiseks on vaja mõõta reaktsiooni toimumist eelstatsionaarses faasis Kõigi eelnevate sõltuvus keskkonnatingimustest (pH, temp jne)
annaabi.ee 
