11.6 Heterosykliset yhdisteet
Heterosyklisiksi yhdisteiksi sanotaan rengasrakenteisia yhdisteitä, joissa rengas koostuu hiiliatomien lisäksi yhdestä tai useammasta muusta atomista kuin hiilestä. Heterosykliset amiinit ovat yleisiä orgaanisessa kemiassa ja monilla niistä on tärkeitä biologisia ominaisuuksia. Heterosykliset rengasrakenteet esiintyvät useiden biomolekyylien ja lääkeaineiden rakenneosina. Esimerkiksi elimistössä välittäjäaineena esiintyvä histamiini sisältää imidatsolirenkaan. Tiamiini eli B1-vitamiini on yksi ihmisen tarvitsemista vesiliukoisista vitamiineista, joka sisältää sekä pyrimidiini ja tiatsolirenkaan.
Pyrroli on viisirenkainen heterosyklinen aromaattinen amiini, joka reagoi bentseenin tavoin eli sille ovat tyypillisiä substituutioreaktiot.
Pyrrolimolekyylin typpi on sp2-hybridisoitunut ja sen vapaa elektronipari on p-orbitaalilla, jolloin sen rengas sisältää kuusi p-elektronia aivan kuten bentseeni. Koska pyrrolin typpiatomin vapaa elektronipari on osa aromaattista rengasta, sen protonoituminen on hyvin epätodennäköistä ja siksi pyrroli ei ole emäksinen lainkaan (pKa noin -4).
Kasvien lehtivihreä (klorofylli) ja punaisten verisolujen punainen väri (hemoglobiinin hemi) ovat peräisin pyrrolirakenteisista porfyriiniyhdisteistä. Myös B12-vitamiini sisältää porfyriinirakenteen. Pyrrolidiini on pyrrolin tyydyttynyt (alifaattinen) johdos ja se esiintyy mm. nikotiinimolekyylissä
Imidatsoli, furaani ja tiofeeni ovat pyrrolin kaltaisia viisirenkaisia aromaattisia heterosyklisiä yhdisteitä.
Pyridiini on epämiellyttävän hajuinen neste. Se on myös aromaattinen heterosyklinen amiini, jossa typpi ja viisi hiiliatomia ovat luovuttaneet yhden p-elektronin aromaattiselle renkaalle. Pyridiini reagoi kuten bentseeni.
Toisin kuin bentseeni pyridiini on täysin vesiliukoinen koska se voi muodostaa vetysidoksia vesimolekyylien kanssa.
Pyridiini on huomattavasti alifaattisia amiineja heikompi emäs johtuen siinä olevan typpiatomin sp2-typpiatomista. Pyridiinimolekyylin typpiatomilla on kuitenkin yksi vapaa delokalisoitumaton elektronipari, joten se voi toimia emäksenä. Sen konjugaattihapon pKa on 5,30. Vastaavasti alifaattisen piperididiinin konjugaattihapon pKa on 11, joten se on suhteellisen vahva emäs.
Kinoliini ja indoli ovat esimerkkejä fuusioituneista aromaattisista heterosyklisistä amiineista. Kinoliinirengas esiintyy mm. kiniinissä (malarialääke) ja indolirakenne siintyy mm. serotoniinissa, joka on tärkeä hermovälittäjäaine.
DNA:ssa on neljä erilaista heterosyklistä amiinia: kaksi substituoitua puriinia (adeniini ja guaniini) ja kaksi substituoitua pyrimidiiniä (sytosiini ja tymiini). RNA:ssa tymiinin korvaa urasiili. Kofeiini, teofylliini ja teobromiini ovat puriiniemäksiä, joita on vaihtelevia määriä mm. teessä, kahvissa ja kaakaossa. Teofylliiniä käytetään lääkkeenä astman hoidossa.
Tehtävä. Piirrä reaktioyhtälöt, jossa N-metyylipyrroli reagoi seuraavien reagenssien kanssa. (a) HNO3, (b) CH3Cl, AlCl3 (c) CH3COCl, AlCl3 Ratkaisut
| Sisällysluettelo |
