Heterosiklik Bileşikler ve İzoprenoidler
advertisement
Heterosiklik Bileşikler ve İzoprenoidler Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2007 Heterosiklik bileşikler Heterosiklik bileşikler, halka içi atomlarından en az biri hetero-atom [O, N, S) olan halkalı bileşiklerdir. Heterosiklik bileşikler, 3’lü, 4’lü, 5’li, 6’lı veya daha büyük halkalı yapıda olabilir. Üçlü ve dörtlü halkalı heterosiklik bileşikler, açı gerginliğinden dolayı fazla kararlı yapıya sahip değillerdir. Epoksietan (epoksit) Beşli halkada tek hetero-atom içeren, iki hetero-atom içeren, üç hetero-atom içeren, dört hetero-atom içeren önemli bileşikler vardır. Beşli halkada tek hetero-atom içeren bileşiklerden, aromatik özellikler gösteren oldukça kararlı bileşikler olan pirol, furan ve tiyofen önemlidirler. Pirol halka sistemi, doğal bir halkadır. Birçok doğal bileşikte bulunur. Pirol halkasının benzen halkasıyla kondensasyonundan indol halkası (benzopirol) oluşur. İndol halkası (benzopirol), doğada birçok bileşikte bulunur. serotonin Furan türevleri, hayvansal organizmada bulunmaz, bitkilerde ise çok azdır. Pentozlara sıcakta seyreltik mineral asitlerin etkisiyle oluşan furfural ve bundan elde edilen tetrahidrofuran ile heksozlara sıcakta seyreltik mineral asitlerin etkisiyle oluşan 5-hidroksi metil furfural gibi bazı furan türevleri önemlidir. Beşli halkada iki hetero-atom bulunan bileşiklerde hetero-atomlardan en az biri azottur. Diazoller denen bu bileşikler 1,2-diazoller ve 1,3-diazoller olmak üzere iki farklı şekilde olabilirler. Beşli halkada hetero-atom olarak iki azot içeren azollerden imidazol (1,3 diazol) ve pirazol (1,2 diazol) önemlidir. İmidazol (1,3 diazol) doğal halkadır. Doğada bulunan birçok bileşikte imidazol halkası bulunur. İmidazol halkası içeren birçok sentetik ilaç da yapılmıştır. İmidazol, yarı-ekzojen bir amino asit olan histidinde, adenin ve guanin gibi pürin bazlarında, ürik asitte, hidantoin gibi ilaçlarda, B grubu vitaminler arasında yer alan biotinin yapısında bulunur. biotin Histidin kalıntısı içeren birçok enzim vardır; bunların çoğu hidrolitik enzimlerdir ve imidazol kısmı enzimin aktif merkezini oluşturur. Beşli halkada hetero-atom olarak azotla birlikte oksijen içeren diazollere oksazol, kükürt içerenlere ise tiyazol denir. Tiyazol doğal halkadır. Doğada bulunan birçok bileşikte tiyazol halkası bulunur. Tiyazol halkası içeren birçok sentetik ilaç da yapılmıştır. Tiyazol halkası, vitamin B1 (tiyamin)’in etkin halkasını oluşturur. Tiyamin pirofosfat (TPP), pirüvik asidi asetilCoA’ya dönüştüren pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksinin dekarboksilaz kısmının bir koenzimidir. Bir sülfonamid olan sülfatiyazol ile antibiyotik olan penisilinin yapısında da tiyazol halkası bulunmaktadır. Altılı halkalı heterosiklik bileşiklerde, halkada tek veya daha çok hetero-atom bulunabilir. Altılı halkalı heterosiklik bileşiklerden “S” içerenler kararsız olduğundan önemli değildir. Altılı halkada tek hetero-atom olarak “N” içeren piridin, “O” içeren pirilyum katyonudur. Piridin, suda ve organik çözücülerde çözünen kötü kokulu bir sıvıdır. Organik kimyada ve endüstride çözücü olarak, bazik katalizör olarak ve bazı piridin türevlerini sentezlemek için kullanılır. Önemli piridin türevlerinden bazıları: Piridoksin (vitamin B6), nikotinik asit (niasin), nikotinamit adenin dinükleotid (NAD+), nikotinamit adenin dinükleotid fosfat (NADP+). Piridin halkası bitişik benzen türevleri, benzopiridinler olarak bilinirler. İzokinolin halkası, doğal bileşiklerden morfin, papaverin gibi haşhaş alkaloitlerinde ve emetin gibi diğer alkaloitlerde bulunur. Akridinin bazı türevleri ilaç ve boya olarak kullanılmaktadır. Altılı halkada tek hetero-atom olarak oksijen içeren bileşikler, pirilyum katyonu türevleridirler. Piran halkası bitişik benzen türevleri benzopiranlar olarak bilinirler. kromon Kumarin türevleri ve kromon türevlerinden olan flavonlar doğada, bitkilerde yaygın olarak bulunurlar. Flavonoid bileşikler, flavon (2fenilkromon)’un bitkiler aleminde yaygın olarak bulunan türevleridirler. Flavonoid bileşiklerin bir kısmının fizyolojik etkinliği vardır. Altılı halkada hetero-atom olarak iki azot içeren heterosiklik bileşikler, piridazin (1,2-diazin), pirimidin (1,3-diazin), pirazin (1,4-diazin) ve bunların benzen halkası ile bitişik türevleridir. Piridazin (1,2-diazin) türevlerine doğada rastlanmaz. Pirimidin (1,3-diazin) halka sistemi, doğada en yaygın bulunan bir heterosiklik halka sistemidir. Vitamin B1 (tiyamin)’de, riboflavinde ve folik asitte pirimidin halkası vardır. Yaşamın özünü oluşturan nükleik asitlerde bulunan urasil, timin ve sitozin, pirimidin türevleridirler. Pirimidinin imidazol bitişik halkalı türevleri pürinler olarak bilinirler. Yaşamın özünü oluşturan nükleik asitlerde bulunan adenin ve guanin, pürin türevleridirler. Kahve ve çayın etkin bileşiği olan kafein, çayda bulunan teofilin ve teobromin de pürin türevidirler. Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinde görevli enzimler için gerekli koenzimler olan nikotinamit adenin dinükleotid (NAD+) ve nikotinamit adenin dinükleotid fosfat (NADP+), flavin adenin dinükleotid (FAD), canlılarda enerjinin moleküler taşıyıcısı olan adenozin trifosfat (ATP) yapısında pürin halka sistemi bulunmaktadır. Pirimidin(1,3-diazin) ve pirazin (1,4-diazin) halkalarının kaynaşmış şekli pteridin halka sistemi olarak bilinir. Pteridin halkası, suda çözünen vitaminlerden olan folik asidin ve riboflavinin yapısında bulunur. Yükseltgenmeindirgenme tepkimelerinde görevli enzimlerin koenzimi olan flavin adenin mononükleotid (FMN) ve flavin adenin dinükleotidin (FAD) yapısında pteridin halkası bulunmaktadır. Pirazin (1,4-diazin) türevleri doğada yaygın değildir, yine de rastlanır. Aspergilik asit ve ateş böceğinin salgıladığı, karanlıkta ışıldayan madde olan lusiferin, pirazin türevleridirler. İzoprenoidler İzoprenoidler, 5 karbonlu bir alken olan izoprenden (2metil-1,3-butadien) türeyen bileşiklerdir. Doğada yaygın olarak bulunan izoprenoidler, terpenler ve steroidlerdir. Terpenler Terpenler, izopren (2-metil-1,3-butadien) oligomerleri olarak tanımlanabilirler. Terpenler, doğada yaygın olarak bulunan bileşiklerdir. Genellikle bitkilerde bulunurlar ve küçük moleküllü olanlar bitkilerin yaprakları, çiçekleri ve meyve kabuklarının seçkin kokularını oluştururlar. İzopren oligomerlerinden; C10 olanlara monoterpenler denir. C15 olanlara seskiterpenler denir. C20 olanlara diterpenler denir. C30 olanlara triterpenler denir. C40 olanlara tetraterpenler denir. Steroidler Steroidler, siklik izoprenoidlerin yaygın bir grubunu oluştururlar. Doymuş bitişik dört halka içeren ve gonan (steran, perhidrosiklopentanofenantren) olarak bilinen bir çekirdek yapı ile karakterizedirler. Steroidlerin en önemli üç sınıfı; steroller, safra asitleri ve steroid hormonlardır. Steroller, steroidlerin bir sınıfı olup C3’te bir hidroksil grubu ve C17’de bir hidrokarbon yan zincir içerirler. Kolesterol, insan ve hayvan dokularının başlıca sterolüdür ve steroid çekirdeğe eklenmiş sekiz karbon atomlu bir hidrokarbon yan zincire sahiptir. Safra asitleri, kolesterolün başlıca metabolik ürünleridir. Steroid hormonlar grubunda, glukokortikoidler, mineralokortikoidler, ve gonadal steroidler vardır.
