Základy organické chemie
Jaromír Literák
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 1 / 33
Lipidy
Přírodní látky, které jsou rozpustné v nepolárních organických rozpouštědlech a
obtížně rozpustné ve vodě.
Lipidy se nemají společné strukturní rysy (např. určitou funkční skupinu), ale jsou
definovány podobnými vlastnostmi.
Jedno z možných dělení lipidů na základě snadnosti hydrolýzy a produktů:
Složené – obsahují jednu nebo více esterových (amidových) vazeb, hydrolýza
poskytuje alkohol a mastnou kyselinu.
Vosky
Triacylglyceroly
Fosfolipidy
Sfingolipidy
Glykolipidy
Lipoproteiny
Jednoduché – nehydrolyzují nebo hydrolýza poskytne odlišné produkty.
Steroidy
Terpeny
Prostaglandiny
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 2 / 33
Vosky
Monoestery jednosytných kyselin a alkoholů s dlouhými uhlovodíkovými
řetězci.
Mají často ochrannou funkci – hydrofóbní povrch rostlin a živočichů.
Včelí vosk:
H3C O
O
H3C
C16 C30
Karnaubský vosk, lanolin – směsi mnoha látek, převažují estery.
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 3 / 33
Triacylglyceroly
Tuky, estery mastných kyselin a glycerolu.
O
O
O
O
R
O
R
O
R
Trimyristin
O
O
O
O
O
O
H3C
CH3
CH3
C14
C14
C14
Zásobní funkce, látky bohaté na energii.
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 4 / 33
Triacylglyceroly
Mastné kyseliny – jednosytné karboxylové kyseliny, obvykle C12–C20.
Pokud jsou nenasycené, má dvojná vazba konfiguraci cis.
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 5 / 33
Triacylglyceroly
Dominující interakcí mezi molekulami s dlouhými uhlovodikovými zbytky jsou
disperzní síly, jejichž velikost závisí na těsném kontaktu molekul. Teplota tání
triacylglycerolů kopíruje teploty tání v nich obsažených mastných kyselin.
COOH
H3C kyselina laurová
t.t. / °C
C12 43
COOH kyselina myristováC14 54H3C
COOH kyselina palmitováC16 63H3C
COOH kyselina stearováC18 69H3C
COOHH3C
C18 13 kyselina olejová
H3C
COOH
kyselina linolováC18 −5
H3C
COOH
C20 −50 kyselina arachidonová
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 6 / 33
Triacylglyceroly
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 7 / 33
Triacylglyceroly
Reakce triacylglycerolů:
Autooxidace
O2
OO
H
Ztužování tuků
H2
Ni
H
H H
H
Transesterifikace – methylestery mastných kyselin jsou bionaftou.
H3C O
CH3
O
bionafta
Saponifikace – sodné a draselné soli mastných kyselin jsou mýdla.
H3C
COO Na
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 8 / 33
Triacylglyceroly
Mýdla po překročení určité koncentrace tvoří ve vodě micely a dokáží
rozpouštět nepolární látky.
micela
voda
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 9 / 33
Fosfolipidy
Nejčastěji deriváty kyseliny fosfatidové – diestery kyseliny fosforečné, kde
je jednou složkou diacylglycerol.
O
O
O
O
O CH3
CH3
PHO
O
OH
kyselina fosfatidová
Druhý alkohol:
Ethanolamin – kefaliny
H2N
OH
ethanolamin
Cholin – lecitiny
N
OH
cholin
H3C
H3C
CH3
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 10 / 33
Fosfolipidy
O
O
O
O
O CH3
CH3
PO
O
O
lecitin
NH3C
CH3
CH3
Ve vodném prostředí tvoří micely a dvojvrstvy – základní složka buněčných
membrán. Molekula fosfolipidu má pro tvorbu dvojvrstvy vhodnější tvar.
fosfolipid tenzid
(mýdlo)
miceladvojvrstva
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 11 / 33
Sfingolipidy
Látky důležité např. pro správnou funkci nervové soustavy.
Deriváty sfingoidních bází (např. sfingosinu).
OH
NH2
OH
sfingosinH3C
Mastná kyselina je vázána ve formě amidu.
O
N
OH
H3C
H
O
R1zbytek mastné kyseliny
R2
Ceramidy:
R2 = H
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 12 / 33
Sfingolipidy
Sfingomyeliny:
R2 = P CH2 CH2 NH2
nebo
O
OH
O zbytek ethanolaminu
P CH2 CH2 N
O
OH
O zbytek cholinuCH3
CH2
CH3
Cerebrosidy:
R2 = O
HO OH
OH
CH2OH
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 13 / 33
Steroidy
Deriváty cyklopentanoperhydrofenanthrenu:
H
H H
H
H
H
H
H
A B
C D
S výjimkou několika látek jsou šestičlenné kruhy ve steroidech spojeny
v konfiguraci trans – konformačně rigidní kostra molekuly.
HO
H
H H
H3C
H3C
H
H3C
CH3
H3C
cholesterol
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 14 / 33
Steroidy
Pohlavní hormony
Androgeny
O
OHH3C
H3C H
H H
HO
OH3C
H3C H
H H
H
testosteron androsteron
Estrogeny
HO
OHH3C
H
H H
HO
OH3C
H
H H
estradiol estron
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 15 / 33
Steroidy
Progestiny
O
H3C
H
H H
progesteron
H3C
O
CH3
Carl Djerassi (1923–2015) se v roce 1951 podílel
na objevu norethidronu, syntetického progestinu,
který může být podán orálně a v kombinaci se syntetickým
estrogenem brání početí.
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 16 / 33
Steroidy
Syntetické estrogeny a progestiny
O
H3C
H
H H
norethindron
H
OH
C
C
H
HO
H3C
H
H H
ethynylestradiol
OH
C
C
H
Syntetické hormony simulují těhotenství, potlačují ovulaci – hormonální
antikoncepce.
Kortikosteroidy – hormony regulující činnost imunitního systému.
hydrokortison
O
H3C
H
H H
kortison
OH
H3C
O
O
HO
O
H3C
H
H H
OH
H3C
HO
O
HO
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 17 / 33
Steroidy
Anabolické steroidy
Napodobují efekt testosteronu.
O
H3C
H
H H
nandrolon
H
OH
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 18 / 33
Prostaglandiny
Poprvé izolovány z prostaty berana.
Patří mezi eikosanoidy (C20), vždy v molekule najdeme pětičlenný cyklus
a dva uhlovodíkové řetězce vycházející z cyklu.
O
HO
HO
CH3
COOH
PGE1
Regulace biologických procesů na lokální úrovni, často opačné efekty jedné
látky v různých částech těla.
Účinky vztaženy na množství látky silnější než u steroidních hormonů.
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 19 / 33
Prostaglandiny
Prostaglandiny jsou syntetizovány z kyseliny arachidonové za spoluúčasti
cyklooxygenasy 1 (COX-1) a 2 (COX-2).
COOH
CH3
H H COX
COOH
CH3
O
O
COOH
CH3
OO
COOH
CH3
O
O
O
O
O
O
COOH
O
CH3
O
O
O
COOH
HO
CH3
prostaglandiny
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 20 / 33
Prostaglandiny
Nesteroidní protizánětlivá léčiva (NSAID) jsou inhibitory cyklooxygenasy 1
a 2.
COOH
O
CH3O
kyselina acetylsalicylová
H3C
CH3 CH3
COOH
ibuprofen
O
H3C
CH3
COOH
naproxen
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 21 / 33
Terpeny
CH3
isopren
ocashlava
monoterpeny C10
seskviterpeny C15
diterpeny C20
Monoterpeny:
CH3
CH3
CH3
α-pinen
H3C
CH3
myrcen
OH
CH3
CH3H3C
menthol
CH3
CH3
O
karvon
H3C O
H3C CH3
kafr
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 22 / 33
Terpeny
CH3H3C
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
H3C CH3
H3C
β-karoten
CH3 CH3
CH3 CH3
lykopen
CH3
CH3H3C
CH3
H3C CH3
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 23 / 33
Terpeny
Prekurzory biosyntézy terpenů:
H3C
CH3
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H3C
CH2
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H3C
CH3
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H2C
CH3
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H3C
CH3
CH2
−difosfát
CH3
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H3C
CH3
H H
B
CH3
O P O
O
OH
P OH
O
OH
H3C
CH3
−BH
geranyl-difosfát
monoterpeny
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 24 / 33
Lipidy obsažené v mRNA vakcíně
HO
N
O
O
CH3
CH3
O
O
CH3
CH3
ALC-0315
H3C
O
O
N
O
CH3
CH3
n
ALC-0159
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 25 / 33
Lipidy obsažené v mRNA vakcíně
O
O
O
OH3C
O
H3C
P
O
O O
N
CH3
H3C
CH3
HO
H3C
H
H
H
H3C
H
H3C
CH3
H3C
cholesterol
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 26 / 33
Příklad č. 1
Do které skupiny lipidů patří následující látky:
H
H3C OH
OH
HH
HO
H3C
HO
HO
HO
CH3
OH
O
CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
CH3
O
O
O
O
C13H27
O
C13H27
O
C13H27
CH3
OH
N
HO
H
O
CH3
O
O
O
O
C11H23
O
C15H31
P
OO
O
NH3
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 27 / 33
Příklad č. 1
Řešení:
H
H3C OH
OH
HH
HO
H3C
HO
HO
HO
CH3
OH
O
CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
CH3
O
O
O
O
C13H27
O
C13H27
O
C13H27
CH3
OH
N
HO
H
O
CH3
O
O
O
O
C11H23
O
C15H31
P
OO
O
NH3
triacylglycerol
(trimyristin)
fosfolipid
(kefalin)
triterpen
(skvalen)
steroidní hormon - estrogen
(estriol)
sfingolipid
(ceramid)
prostaglandin
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 28 / 33
Příklad č. 2
Může následující látka tvořit ve vodném prostředí lipidovou dvojvrstvu?
Pokud ano, identifikujte lipofilní a hydrofilní část molekuly.
Jaký druh interakcí očekáváte mezi vodou a hydrofilní částí molekulou?
O
N
OH
H3C
H
O
H3C
O
OH
OH
OH
CH2OH
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 29 / 33
Příklad č. 2
Řešení:
O
N
OH
H3C
H
O
H3C
O
OH
OH
OH
CH2OH
lipofilní skupiny
skupiny, které mohou být donorem
nebo akceptorem vodíkových vazeb
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 30 / 33
Příklad č. 3
Napište strukturní vzorce produktů úplné hydrolýzy následujícího
sfingolipidu:
O
N
OH
H3C
H
O
H3C
P
O
O O
N
CH3
CH3
H3C
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 31 / 33
Příklad č. 3
Řešení:
OH
NH2
OH
H3C
O
H3C
P
O
O OH
N
CH3
CH3
H3C
OH
HO
HO
kyselina palmitová
sfingosin
fosfát
cholin
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 32 / 33
Příklad č. 4
Určete, jaké terpeny (monoterpeny, seskviterpeny, diterpeny. . . ) jsou
zachyceny na obrázku.
CH3
limonen
H3C
CH3 CH3 CH3
farnesol
OHH3C
H2C
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 33 / 33
Příklad č. 4
Určete, jaké terpeny (monoterpeny, seskviterpeny, diterpeny. . . ) jsou
zachyceny na obrázku.
CH3
limonen
H3C
CH3 CH3 CH3
farnesol
OHH3C
H2C
limonen – monoterpen
farnesol – seskviterpen
Jaromír Literák Základy organické chemie 16. května 2021 33 / 33