background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

A N A L I Z A   J A K O Ś C I O W A    –    C Z Ę Ś Ć   T R Z E C I A 

ANALIZA GRUP FUNKCYJNYCH:   WĘGLOWODANY, AMINOKWASY, BIAŁKA, LIPIDY, 

STEROIDY, ZWIĄZKI HETEROCYKLICZNE 

 

WĘGLOWODANY 

Węglowodany  (cukry,  sacharydy)  są  związkami  pochodzenia  naturalnego,  w 

większości  przypadków  ich  struktura  daje  wyrazić  się  wzorem  ogólnym  C

n

(H

2

O)

m

.  Aby 

zaliczyć  dany  związek  do  węglowodanów  należy  brać  pod  uwagę  jego  właściwości 
chemiczne i biologiczne. 

Najbardziej  ogólny  podział  cukrów  przewiduje  wyodrębnienie  dwóch  klas 

związków: 
1.  cukry właściwe – węglowodany, 

2.  związki cukropodobne – substancje pektynowe, hemicelulozy, gumy roślinne itp. 

Można 

powiedzieć, 

że 

węglowodany 

są 

polihydroksyaldehydami 

polihydroksyketonami, lub substancjami dającymi tego typu związki w wyniku hydrolizy. 
Węglowodany obejmują bardzo liczną grupę związków o różnych właściwościach. Należą 
tu  związki  drobno-  i  wielkocząsteczkowe,  dobrze  rozpuszczalne  jak  i  praktycznie  nie 

rozpuszczalne w wodzie, o smaku słodkim i bez smaku, hydrolizujące i niehydrolizujące. 

Węglowodany dzielimy zasadniczo na trzy typy: 

1.  monosacharydy  

(jednocukry,  cukry  proste),  które  nie  ulegają  hydrolizie 

do prostszych cząsteczek; struktura odpowiada, z reguły, wzorowi C

n

H

2n

O

n

, gdzie n = 

2,3,4,......10; 

2.  oligosacharydy   

(wielocukry 

proste), 

czyli 

pochodne 

monosacharydów, 

zawierające  wiązanie  glikozydowe  (acetalowe);  w  skład  jednej  cząsteczki 

oligosacharydu może wchodzić od 2 do 9 cząsteczek monosacharydów; 

3.  polisacharydy   

(wielocukry  złożone),  makrocząsteczki  o  budowie  podobnej  do 

oligosacharydów; w wyniku hydrolizy dają wielką liczbę cząsteczek monosacharydów. 

 
Monosacharydy 

Monosacharydy (jednocukry) są to polihydroksyaldehydy lub polihydroksyketony. 

Dzielimy je w zależności od: 
a.  liczby atomów węgla w cząsteczce na: triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, itd., 

b.  obecności  grupy  funkcyjnej  na:  aldozy  –  posiadające  grupę  aldehydową,  ketozy  – 

zawierające grupę ketonową. 

Poniżej  przedstawione  są  wzory  i  nazwy  monosacharydów  należących  do  szeregu  D 
(konfiguracja podstawników na ostatnim asymetrycznym atomie węgla w cząsteczce jest 

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

taka  jak  w  aldehydzie  D-glicerynowym).  Pentozy  i  heksozy  mają  największe  znaczenie 

wśród monosacharydów. 

ALDOZY 

KETOZY 

O

OH

H

OH

H

OH

D-erytroza

OH

O

O

H

H

H

OH

D-treoza

 

OH

OH

O

H

OH

D-erytruloza

 

PENTOZY 

OH

O

H

OH

H

OH

H

OH

OH

O

O

H

H

H

OH

H

OH

OH

O

H

OH

O

H

H

H

OH

OH

O

O

H

H

O

H

H

H

OH

D-arabinoza

D-ryboza

D-ksyloza

D-liksoza

 

OH

H

OH

H

OH

O

OH

OH

O

H

H

H

OH

O

OH

D-rybuloza

D-ksyluloza

 

HEKSOZY 

OH

O

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

OH

O

O

H

H

H

OH

H

OH

H

OH

OH

O

H

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

OH

O

O

H

H

O

H

H

H

OH

H

OH

D-alloza

D-altroza

D-glukoza

D-mannoza

 

OH

O

H

OH

H

OH

H

OH

OH

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

O

OH

OH

H

OH

O

H

H

H

OH

O

OH

OH

O

H

H

O

H

H

H

OH

O

OH

D-psikoza

D-fruktoza

D-sorboza

D-tagatoza

 

OH

O

H

OH

H

OH

O

H

H

H

OH

OH

O

O

H

H

H

OH

O

H

H

H

OH

OH

O

H

OH

O

H

H

O

H

H

H

OH

OH

O

O

H

H

O

H

H

O

H

H

H

OH

D-guloza

D-idoza

D-galaktoza

D-taloza

 

 

 

 

Monosacharydy  występują  głównie  w  formie  pierścieniowej  dzięki  tworzeniu  się 

wewnątrzcząsteczkowego wiązania hemiacetalowego pomiędzy grupą karbonylową i jedną 
z grup hydroksylowych. 

 
 

 
 

 

 
 

 

 

 

-D-glukopiranoza

-D-fruktofuranoza

-D-galaktopiranoza

-D-fruktopiranoza

CH

2

OH

OH

HOH

2

C

O

H

H

H

OH

H

O

H

O

H

H

H

OH

H

OH

H

OH

HOH

2

C

O

CH

2

OH

H

OH

O

H

H

O

H

H

H

OH

H

O

O

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

O

OH

OH

H

H

O

H

H

OH

H

H

OH

O

OH

H

H

O

H

H

OH

H

OH

H

OH

O

OH

H

O

H

OH

H

H

O

H

OH

Projekcje Hawortha

Projekcje Fischera

CH

2

OH

H

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

H

O

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

Pięcio- i sześcioczłonowe cykliczne hemiacetale są szczególnie trwałe, stąd węglowodany 

istnieją  jako  mieszanina  form  cyklicznych  i  łańcuchowych  pozostających  ze  sobą  w 

równowadze.  Dla  pięcioczłonowej  formy  pierścieniowej  cząsteczki  cukru  przyjęto 

określenie  furanoza,  natomiast  dla  formy  sześcioczłonowej  –  piranoza.  Oba  określenia 
pochodzą od cyklicznych eterów: furanu i piranu. 

 
Utworzenie  ugrupowania  hemiacetalowego  skutkuje  także  utworzeniem 

dodatkowego  centrum  stereogenicznego  w  cząsteczce  cukru.  Karbonylowy  atom  węgla, 

pierwotnie  o  hybrydyzacji  sp

2

,  staje  się  atomem  tetraedrycznym  o  hybrydyzacji  sp

3

połączonym  z  czterema  różnymi  atomami.  W  zależności  od  konfiguracji  podstawników 

przy  tym  właśnie  atomie  węgla,  możemy  mieć  do  czynienia  z  anomerem  α  lub  β 

pierścieniowej  formy  cukru.  Obie  formy  różnią  się  skręcalnością  właściwą  [α]

oraz, 

nieznacznie, temperaturą topnienia. Anomery w  roztworze wodnym ulegają mutarotacji, 

następuje  odwracalne  otwarcie  pierścienia  i  odtworzenie  grupy  karbonylowej,  po  czym 
zachodzi  ponowne  zamknięcie  pierścienia,  często  z  odwróceniem  konfiguracji  na 

hemiacetalowym  (anomerycznym)  atomie  węgla.  Prowadzi  to  powstania  mieszaniny 
anomerów, pozostających wobec siebie w równowadze, a przez to do zmiany skręcalności 
roztworu  cukru.  Proces  ten  zachodzi  powoli  w  obojętnym  pH,  ale  jest  katalizowany 

zarówno przez kwasy jak i zasady. 
 

 

 
 

 
 

 

Właściwości  chemiczne  cukrów  wynikają  z  faktu,  że  związki  te  są  jednocześnie 

aldehydami lub ketonami oraz alkoholami. Z obecnością grup hydroksylowych wiąże się 

zdolność cukrów do tworzenia estrów, z których duże znaczenie mają estry fosforanowe. 
Estry te biorą udział w katabolicznych i anabolicznych przemianach cukrów. 

Z  obecnością  grup  karbonylowych  wiąże  się  zdolność  cukrów  do  enolizacji.  Pod 

wpływem  rozcieńczonych  zasad  ketozy  i  aldozy  ulegają  wzajemnej  izomeryzacji  z 
wytworzeniem pośrednich form endiolowych. Proces ten nazywany jest  epimeryzacją, a 

cukry w nim uczestniczące – epimerami. W środowisku zasadowym epimery pozostają ze 
sobą w równowadze. 

Przemiany  tego  typu  zachodzą  również  w  komórkach  roślinnych  i  zwierzęcych, 
katalizowane są przez enzymy – epimerazy. 

-D-glukopiranoza

36%

[

]

D

 = +112,2

0

O

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

OH

H

O

O

H

H

H

H

O

H

OH

H

OH

OH

OH

-D-glukopiranoza

64%

[

]

D

 = +18,7

0

D-glukoza

[

]

D

 

roztworu w rownowadze

 

= 36% x (+112,2

0

) + 64% x (+18,7

0

) = +52,36

0

anomeryczny at. C

anomeryczny at. C

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

 

 

 

 
 

 
 
 

 
 

 

 
 

 
1. 

Reakcje z pochodnymi amoniaku 

Grupa karbonylowa w cukrach, poza tendencją do enolizacji, wykazuje właściwości 

typowe dla aldehydów i ketonów. Przede wszystkim ulega reakcjom addycji nukleofilowej; 
w  reakcjach  z  fenylohydrazyną,  hydroksyloaminą  itp.  otrzymuje  się  odpowiednie 

pochodne azotowe (patrz, reakcje wspólne aldehydów i ketonów). 

Dość  istotną  reakcją  w  analizie  cukrów  jest  otrzymywanie  osazonów.  Cukry 

redukujące  w  reakcji  z  fenylohydrazyną  dają  krystaliczne  pochodne,  różniące  się 

kształtem kryształów oraz temperaturami topnienia. 

 
Ponieważ reakcja z fenylohydrazyną zachodzi na dwóch pierwszych atomach węgla, cukry 

różniące  się  konfiguracją  przestrzenną  na  tylko  tych  właśnie  atomach  węglach,  a  więc 
będące w stosunku do siebie epimerami,  tworzą identyczne osazony. Glukoza, fruktoza, 

mannoza  dają  ten  sam  osazon,  który  krystalizuje  w  postaci  żółtych,  cienkich  igiełek, 
rozrzuconych  pojedynczo  lub  zebranych  w  wiązki.  Cukry  różniące  się  konfiguracją  na 
dalszych atomach węgla tworzą różne osazony, na tej podstawie mogą być identyfikowane 

oraz odróżniane jedne od drugich. 
 

OH

O

H

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

NH

2

-NH-C

6

H

5

OH

N

H

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

NH

C

6

H

5

-H

2

O

NH

2

-NH-C

6

H

5

-NH

3

, C

6

H

5

NH

2

OH

N

O

H

H

H

OH

H

OH

NH

C

6

H

5

O

NH

2

-NH-C

6

H

5

-H

2

O

osazon glukozy

glukoza

fenylohydrazon glukozy

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

N

NH C

6

H

5

N

NH C

6

H

5

OH

O

H

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

OH

OH

OH

O

H

H

H

OH

H

OH

O

OH

D-glukoza

endiol

D-fruktoza

O

H

-

O

H

-

Epimeryzacja

OH

O

O

H

H

O

H

H

H

OH

H

OH

D-mannoza

O

H

-

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

2. 

Próby grupowe cukrów 

Cząsteczki  cukrów  pod  wpływem  stężonych  kwasów,  takich  jak  kwas  solny, 

siarkowy  czy  octowy,  ulegają  odwodnieniu  i  przekształcają  się  w  pochodne  furanu,  z 

pentoz powstaje furfural, z heksoz – 5-hydroksymetylofurfural

 

Związki te kondensując z fenolami dają barwne pochodne triarylometanowe. 
Do barwnych prób cukrów (monosacharydów, ale również oligo- i polisacharydów, które 

pod wpływem kwasów ulegają hydrolizie do cukrów prostych) należą następujące reakcje: 

a. 

tymolowa – uzyskuje się pochodne barwy czerwonej, 

b. 

Molischa z α-naftolem – barwa czerwonofioletowa), 

c. 

Biala z orcyną na pentozy – roztwór zabarwia się na zielono, 

d. 

Seliwanowa z rezorcyną na ketozy – roztwór zabarwia się na różowo. 

 

Próby  Molischa  i  tymolowa  są  reakcjami  grupowymi.  Znaczy  to,  że  wynik  ujemny 

reakcji  wyklucza  obecność  węglowodanów,  natomiast  dodatni  nie  jest  wystarczającym 
dowodem ich obecności, gdyż pozytywny wynik próby dają także aldehydy, aceton, kwasy 
mlekowy, kwas cytrynowy i mrówkowy. 

 

próbie Biala pentozy, po odwodnieniu do furfuralu, w reakcji z orcyną i w obecności 
jonów  żelaza(III)  tworzą  kompleksy  o  barwie  zielononiebieskiej.  Heksozy  natomiast 
przekształcając  się  w  hydroksymetylofurfural  w  tych  samych  warunkach  reagują 

znacznie słabiej dając kompleks o barwie zielonobrązowej. 
Reakcja  Seliwanowa  jest  wykorzystywana  do  odróżnienia  ketoz  od  aldoz  na  zasadzie 

różnicy  w  szybkości  odwadniania  tych  cukrów.  Ketozy  ogrzewane  w  12%  wodnym 

OH

+

2

OH

O

C

R

OH

H

OH

O

C

R

O

Próba Molischa

H

+

- H

2

O

CHO

O

R

R = CH

2

OH,

R = H,  furfural

5- hydroksymetylofurfural

czerw onofioletow y barw nik

C

5

H

10

O

5

HCl

- 3H

2

O

O

O

H

C

6

H

12

O

6

HCl

- 3H

2

O

O

O

H

HOH

2

C

furfural

5-hydroks ymetyl ofurfural

pentoza

heksoza

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

roztworze  HCl  w  temperaturze  100°C  w  ciągu  30  sekund  ulegają  odwodnieniu 

do  5-hydroksymetylofurfuralu,  który  z  rezorcyną  tworzy  kompleks  o  barwie  czerwono-

wiśniowej.  W  tych  warunkach  aldozy  nie  ulegają  odwodnieniu,  co  pozwala  na  ich 

odróżnienie  od  ketoz.  Użycie  kwasu  bardziej  stężonego  jak  również  wydłużenie  czasu 
ogrzewania  lub  podwyższenie  temperatury  może  sprawić,  iż  reakcji  tej  ulegną  również 

aldozy. Próba ta daje również wynik pozytywny w przypadku wielocukrów zawierających 
ketozy. 
 

 
 

 

 
 

 
 

 
3. 

Próby redukcyjne cukrów 

W przypadku aldoz można mówić o własnościach redukujących. Liczne próby na 

cukry  oparte  są  na  redukcji  dwuwartościowego  jonu  miedzi(II)  do  jednowartościowego 
jonu  miedzi(I),  podczas  których  aldozy  utleniają  się  do  kwasów  aldonowych  (glukoza 

utlenia  się  do  kwasu  glukonowego).  Najczęściej  stosowane  próby  redukcyjne  cukrów  to 

próby: Trommera, Fehlinga, Benedicta i Barfoeda
 

 
 

 
 
Ponadto  aldozy,  podobnie  jak  aldehydy,  dają  pozytywny  wynik  reakcji  Tollensa  (patrz: 

reakcje aldehydów). 

W  próbie  Fehlinga  po  zmieszaniu  odczynników  „Fehling  I”  (CuSO

4

×5H

2

O  w 

rozcieńczonym  H

2

SO

4

)  i  „Fehling  II”  (roztwór  winianu  sodowo-potasowego  i  NaOH) 

powstaje  zasadowy  roztwór  kompleksu  wodorotlenku  miedzi  z  winianem,  co  zapobiega 
wytrącaniu  się  Cu(OH)

2

  i  maskowaniu  końcowego  produktu  reakcji,  czerwonego  Cu

2

O. 

Kompleks  posiada  strukturę  trójwodnego  winianu  miedziowego,  z  sześciokrotnie 
skoordynowanym  kationem  miedzi(II).  Dodany  cukier  redukujący  ulega  utlenieniu 

oddając  elektrony,  które  przyjmowane  są  przez  Cu

2+

.  W  wyniku  tego  kompleks 

O

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

OH

O

H

OH

H

H

H

O

H

OH

H

OH

OH

O

OH

O

H

-

Cu

2+

Cu

+

+

-

O

O

H

R

1

O

H

OH

R

Reakcja Biala: orcyna (R = CH

3

),                                    produkt barwy zielonej

Reakcja Seliwanowa: rezorcyna (R = H),                     produkt barwy czerwonej 

R

1

 = H; CH

2

OH 

2

+

H

+

-H

2

O

O

O

OH

O

R

R

R

1

Próba Biala / Seliwanowa

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

wodorotlenku  miedzi  z  winianem  rozpada  się,  Cu

2+

  redukuje  się  do  Cu

i  po  ogrzaniu 

wytrąca się w postaci czerwonego lub pomarańczowego osadu tlenku miedzi(I) (Cu

2

O). 

Próba  Benedicta  (CuSO

4

×5H

2

O,  cytrynian  sodu,  węglan  sodu)  należy  do 

najbardziej specyficznych i czułych prób redukcyjnych na cukry. Powstający w tej reakcji 
Cu

2

O w zależności od ilości cukru redukującego ma różne zabarwienie (od zielonożółtego 

przez pomarańczowe do czerwonego). 

W  próbie  Trommera  rolę  solubilizatora  wodorotlenku  miedzi(II)  spełnia  sam 

cukier. Z tego powodu dodawanie zbyt dużej ilości siarczanu miedzi(II) może doprowadzić 

do nadmiaru Cu(OH)

2

, który po ogrzaniu przechodzi w czarny CuO i maskuje prawidłowy 

wynik  reakcji.  W  przypadku  dodania  zbyt  dużej  ilości  roztworu  CuSO

4

  i  wytrącenia 

wodorotlenku miedzi, należy osad odsączyć, po czym dopiero ogrzać próbę. 

Próba Barfoeda (roztwór octanu miedzi i kwasu mlekowego) w modyfikacji Tauber-

Kleinera  pozwala  odróżnić  cukry  proste  od  dwucukrów  redukujących.  W  przypadku 

monocukrów  czerwony  osadu  Cu

2

O  pojawia  się  już  po  ok.  15  minutach  ogrzewania  we 

wrzącej łaźni wodnej. Natomiast w przypadku disacharydów redukujących dodatni wynik 

próby obserwuje się po ok. 2-3-krotnie dłuższym czasie. 

 
Fakt, że cukry mogą zostać utlenione do kwasów aldonowych został wykorzystany 

w celu odróżnienia aldoz od ketoz. Tylko w obecności aldoz następuje odbarwienie wody 
bromowej z dodatkiem kwaśnego węglanu sodu.  

 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

Oligosacharydy 

Oligosacharydami  nazywamy  wielocukry  proste,  zbudowane  z  niewielkiej  liczby 

cząsteczek cukrów prostych (monosacharydów) połączonych wiązaniami glikozydowymi. 

Najprostszymi,  a  jednocześnie  najważniejszymi  i  najbardziej  rozpowszechnionymi 

oligosacharydami są dwucukry, które w wyniku hydrolizy (kwasowej lub enzymatycznej), 

dają  monosacharydy i to najczęściej heksozy. W skład dwucukrów mogą wchodzić dwie 
identyczne lub różne reszty cukrów prostych. 

OH

O

H

OH

O

H

H

O

H

H

H

OH

H

D-galaktoza

Br

2

, H

2

O

OH

O

H

OH

O

H

H

O

H

H

H

OH

O

-

NaHCO

3

sól kw asu D-galaktonow ego

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

Monosacharydy wchodzące w skład dwucukrów łączą się między sobą za pomocą 

wiązania O-glikozydowego α lub β. Atom wodoru hemiacetalowej grupy wodorotlenowej w 

anomerze  α  lub  β  jest  podstawiany  resztą  drugiej  cząsteczki  cukru,  a  tworzące  się 

wiązanie określane jest jako glikozydowe. 
 

 
 
 

 
 

 

W  przypadku,  gdy  w  jednej  z  reszt  monocukrowych,  składających  się  na 

cząsteczkę  disacharydu,  znajduje  się  wolna  grupa  hydroksylowa  przy  hemiacetalowym 

atomie  węgla,  to  taki  disacharyd  zachowuje  się  jak  cukier  prosty  i  jest  określany 
dwucukrem redukującym

Disacharydy redukujące, między innymi, ulegają: 
a.  mutarotacji, 
b.  próbom redukcyjnym (reakcjom z odczynnikami Tollensa, Fehlinga i Benedicta itp.), 

c.  reakcjom  addycji  nukleofilowej,  dając  cyjanohydryny,  oksymy,  hydrazony,  osazony 

itp. 

Najbardziej  znanymi  dwucukrami  redukującymi  są  maltoza  i  laktoza.  Maltoza 

zbudowana  jest  z  dwóch  cząsteczek  α-D-glukopiranozy  połączonych  wiązaniem  α-1,4-
glikozydowym,  natomiast  laktoza  składa  się  z  α-D-glukopiranozy  oraz  β-D-

galaktopiranozy połączonych wiązaniem β-1,4-glikozydowym. 

 

Jeżeli  w  powstawaniu  wiązania  glikozydowego  pomiędzy  dwiema  cząsteczkami 

monocukru  biorą  udział  oba  układy  hemiacetalowe,  to  otrzymujemy  disacharydy 

nieredukujące,  które  nie  dają  reakcji  typowych  dla  disacharydów  redukujących  czy 
monosacharydów.  Przeprowadzenie  takich  reakcji  jest  możliwe  dopiero  po  hydrolizie 

wiązania glikozydowego i uwolnieniu cząsteczek monocukrów. 

w iązanie O-glikozydow e

anomeryczny atom w ęgla

O

OH

OH

H

O

H

H

H

OH

H

H

OH

-

D-Idopiranoza

C

5

H

10

O

5

O

O

OH

H

O

H

H

H

OH

H

H

OH

C

5

H

9

O

4

-pentozylo-D-idopiranozyd

anomeryczny atom w ęgla

(acetalow y)

(hemiacetalow y)

- H

2

O

maltoza

O

H

H

H

O

H

H

OH

H

OH

O

OH

O

OH

H

H

H

OH

H

OH

H

OH

O

O

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

O

OH

H

H

H

OH

H

OH

H

OH

laktoza

reszta nieredukująca

reszta redukująca

reszta nieredukująca

reszta redukująca

1

1

4

1

1

4

O-

-D-galaktopiranozylo-(1      4)-

-D-glukopiranoza

O-

-D-glukopiranozylo-(1      4)-

-D-glukopiranoza

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

Przedstawicielem  dwucukrów  nieredukujących  jest  sacharoza,  zbudowana  z  α-D-

glukopiranozy i β-D-fruktofuranozy połączonych ze sobą wiązaniem α-1,2-glikozydowym. 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

Polisacharydy 

Polisacharydy są glikozydami, których cząsteczki utworzone są z setek lub tysięcy 

reszt  węglowodanowych,  połączonych  ze  sobą  poprzez  atomy  tlenu  grup 
hemiacetalowych. 

Najważniejszymi polisacharydami są: 

1.  skrobia – pochodzenia wyłącznie roślinnego, 
2.  glikogen – pochodzenia wyłącznie zwierzęcego, 

3.  celuloza. 

Skrobia  –  jest  podstawowym  składnikiem  świata  roślinnego.  Ziarna  skrobi, 

charakterystyczne dla roślin, z których pochodzą, różnią się rozmiarami i zbudowane są z 

dwóch warstw: 
a.  zewnętrznej – amylopektyny  nierozpuszczalnej w wodzie, 

b.  wewnętrznej – amylozy  rozpuszczalnej w wodzie. 

Produktami kwasowej hydrolizy skrobi w początkowym etapie są różne dekstryny o 

coraz  niższym  ciężarze  cząsteczkowym.  W  dalszej  kolejności  uzyskuje  się  maltozę,  a  w 
końcu glukozę. 
 

 
 

 

Charakterystyczną reakcją dla polisacharydów zbudowanych z cząsteczek glukozy 

jest  próba  z  jodem.  Amyloza  daje  zabarwienie  niebieskie,  amylopektyna  –  fioletowe, 

glikogen – brunatnoczerwone, a celuloza – żółte. Niebieska barwa jest charakterystyczna 
dla  długich  spiralnie  skręconych  nici,  bez  bocznych  odgałęzień.  W  miarę  skracania  się 

łańcucha  wzmaga  się  zabarwienie  czerwone.  Produkty  degradacji  skrobi  (dekstryny)  o 
długich  łańcuchach  barwią  się  na  niebiesko-fioletowo  (amylodekstryny),  o  średniej 

O

H

O

H

OH

H

H

O

H

OH

O

O

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

O

O

H

H

H

O

H

OH

H

OH

H

OH

O

H

H

O

H

OH

H

O

H

OH

reszta nieredukująca

reszta nieredukująca

sacharoza

2-O-(

-D-glukopiranozylo)-

-D-fruktofuranozyd

1

2

1

2

skrobia

H

2

O

H

+

amylodekstryny

erytrodekstryny

H

2

O

H

+

H

2

O

H

+

achrodekstryny

H

2

O

H

+

maltoza

H

2

O

H

+

glukoza

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

10 

długości  barwią  się  na  czerwono  (erytrodekstryny),  a  krótkie  łańcuchy  nie  zmieniają 

barwy  jodu  (achrodekstryny).  W  miarę  postępu  hydrolizy  ilość  wolnych  grup 

aldehydowych w dekstrynach wzrasta. 

Cząsteczki skrobi w kleiku skrobiowym są otoczone płaszczem wodnym. Dodanie 

substancji  wiążących  wodę  (np.  sole  takie  jak  siarczan  amonu)  powoduje  strącanie  się 

skrobi  z  roztworu.  Skrobia  jest  źle  rozpuszczalna  w  rozpuszczalnikach  organicznych. 
Amyloza z niektórymi rozpuszczalnikami (1-butanol) tworzy trudno rozpuszczalne związki 
inkluzyjne. 

 
 

AMINOKWASY 

Aminokwasy są to związki, które w łańcuchu węglowym zawierają zarówno grupę 

aminową jak i grupę karboksylową. Grupa aminowa w stosunku do grupy karboksylowej 

może zajmować dowolną pozycję: 

 itd. W aminokwasach naturalnych, otrzymanych 

przez hydrolizę białek, grupa aminowa występuje zawsze w pozycji 

 
 
 

 
 

Aminokwasy zaliczane są do amfolitów, gdyż zachowują się jak kwasy i zasady. W 

stanie  stałym  występują  one  w  formie  jonów  obojnaczych  mających  charakter  soli 
wewnętrznych. 

Ze względu na budowę chemiczną 

-aminokwasy można podzielić na: 

1. 

Aminokwasy  z  ugrupowaniem  niepolarnym  lub  hydrofobowym  (alkilowym  lub 

arylowym): glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, fenyloalanina, prolina. 

2. 

Aminokwasy z ugrupowaniem polarnym, ale niezjonizowanym zawierającym grupy 

funkcyjne:  OH,  SH,  SCH

3

,  S-S  oraz  heterocykliczne.  Są  to  seryna,  cysteina, 

treonina, tyrozyna, metionina, cystyna, tryptofan. 

3. 

Aminokwasy  kwaśne,  zawierające  dodatkową  grupę  karboksylową:  kwas 

asparaginowy, kwas glutaminowy oraz ich amidy (asparagina, glutamina). 

4. 

Aminokwasy zasadowe, zawierające dodatkową grupę zasadową: aminową – lizyna, 

ornityna; guanidynową – arginina; pierścień imidazolowy – histydyna. 
 
Obecność  dwóch  grup  reaktywnych  wpływa  na  właściwości  chemiczne 

aminokwasów.  Reakcje,  którym  ulegają  aminokwasy  można  więc  podzielić  na  niżej 
wymienione grupy. 

O

NH

3

+

R

O

-

O

NH

2

R

OH

COO

+

NH

3

Wzory ogól ne natural nych aminokwasów występujących w białkach

-

1

2

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

11 

1. 

Wzajemne oddziaływanie grupy aminowej i karboksylowej 

Grupa  karboksylowa  ma  zdolność  do  odszczepiania  protonu,  natomiast  grupa 

aminowa, jako zasadowa, może przyłączać proton. Obie grupy sprawiają, że aminokwasy 

są związkami amfoterycznymi, gdyż mogą reagować zarówno z zasadami jak i z kwasami. 
Ponadto  grupy  oddziaływują  na  siebie  wzajemnie  powodując  powstawanie  soli 

wewnętrznej  aminokwasu.  Jest  to  powodem  wysokich  temperatur  topnienia 
poszczególnych  aminokwasów  oraz  ich  dobrej  rozpuszczalności  w  wodzie  i  słabej  w 
rozpuszczalnikach  organicznych  (w  przeciwieństwie  do  kwasów  i  amin,  które  z  reguły 

trudno  rozpuszczają  się  w  wodzie,  a  bardzo  dobrze  w  rozpuszczalnikach  organicznych). 
Całkowity  ładunek  cząsteczki  aminokwasu  zależy  od  pH  środowiska.  Wartość  pH,  przy 

której  aminokwas  istnieje  w  postaci  jonu  obojnaczego  określany  jest  punktem 

izoelektrycznym (pI). 
 

 
 

 
 
 

Wartość pI większości aminokwasów wynosi ok. 6, obecność w cząsteczce dodatkowych 
grup  funkcyjnych  aminowych  albo  karboksylowych  powoduje  przesunięcie  punktu 

izoelektrycznego w kierunku, odpowiednio, większych albo mniejszych wartości. 

 
2. 

Reakcje grupy karboksylowej 

Aminokwasy  są  mocniejszymi  kwasami  od  kwasu  węglowego,  rozpuszczają  się 

więc, podobnie jak kwasy karboksylowe, w 5% NaHCO

3

. Reakcji towarzyszy wydzielanie 

się  CO

2

,  czyli  zjawisko  perlenia,  które  daje  się  zauważyć  zazwyczaj  dopiero  po  około  3 

minutach. 
 

 
 

 

Typową  reakcją  grupy  karboksylowej  aminokwasów  jest  kondensacja  z  grupą 

aminową innego aminokwasu z utworzeniem wiązania peptydowego. Obie grupy nie łatwo 

reagują ze sobą i w praktyce wymagane jest uaktywnienie grupy karboksylowej w jednym 
z  reagentów,  np.  poprzez  utworzenie  tzw.  aktywnego  estru.  Jednocześnie,  aby  uniknąć 

niepożądanych  połączeń  aminokwasów,  drugi  z  reagentów,  tzw.  komponent  aminowy, 

O

NH

3

+

R

OH

O

NH

3

+

R

O

-

O

NH

2

R

O

-

- H

+

H

+

+

- H

+

H

+

+

kation

pH < pI

jon obojnaczy

pH = pI

anion

pH > pI

Równowaga kwasowo - zasadowa w roztworze aminokwasu

O

NH

3

+

R

O

-

+

NaHCO

3

O

NH

2

R

O

-

+

CO

2

+

H

2

O

+

Na

+

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

12 

musi  mieć  „zablokowaną”  grupę  karboksylową.  Niejednokrotnie  dokonuje  się  tego 

poprzez utworzenie estrów etylowych lub metylowych. 

 

3. 

Reakcje grupy aminowej 

Grupa aminowa w aminokwasach ulega typowym reakcjom alifatycznych amin I-

rzędowych z wyjątkiem proliny i hydroksyproliny, które w pozycji α zawierają II-rzędową 
grupę  aminową.  Najważniejszą  reakcją  grupy  aminowej  jest  acylowanie  prowadzące  do 
powstania  amidu.  Reakcja  tego  typu  z udziałem  innego  aminokwasu,  tzw.  komponentu 

kwasowego,  jest  wykorzystywana  do  tworzenia  peptydów.  Z  oczywistych  względów 
komponent  kwasowy  musi  mieć  zabezpieczoną  grupę  aminową.  W  tym  celu  często 

przeprowadza  się  reakcje  acylowania  lub  alkilowania  grupy  aminowej  odpowiednimi 

pochodnymi chlorowcowymi (chlorki kwasowe, chlorki alkilowe). 

Reakcjami  charakterystycznymi  grupy  aminowej  w  aminokwasach  jest  działanie 

kwasu azotowego(III) oraz ninhydryny: 

a.  Reakcja van Slyke’a z kwasem azotowym(III) 

Wolne aminokwasy w wyniku działania HNO

2

 ulegają deaminacji z wydzieleniem azotu i 

utworzeniem 

-hydroksykwasu (patrz: reakcje amin alifatycznych z HNO

2

). 

 

 
 

 

b.  Reakcja ninhydrynowa 

Aminokwasy,  peptydy  oraz  białka  dają  charakterystyczną  reakcję  z  roztworem 

ninhydryny,  podobnie  jak  amoniak  i  alifatyczne  aminy  I-rzędowe.  Aminokwasy  z  wolną 
grupą  aminową  pod  wpływem  ninhydryny  (wodzianu  triketohydrindenu)  ulegają 

dekarboksylacji  i  oksydatywnej  deaminacji.  Początkowo  powstaje  iminokwas  oraz 
zredukowana forma ninhydryny, tzw. hydrindantyna. Następnie iminokwas przechodzi w 
aldehyd  krótszy  o  jeden  atom  węgla  niż  wyjściowy  aminokwas,  uwalnia  się  dwutlenek 

węgla  oraz  amoniak,  który  bierze  udział  w  kondensacji  z  cząsteczką  ninhydryny  oraz 
hydrindantyny. W efekcie powstaje purpura Ruhemanna o barwie niebieskofioletowej. 

Reakcja  ninhydrynowa  jest  reakcją  grupową  aminokwasów,  a  jej  dokładność  i  czułość 

sprawiła, że jest ona wykorzystywana nie tylko do wykrywania aminokwasów, ale także 
do  ilościowego  oznaczania  wolnych  α-aminokwasów  metodą  kolorymetryczną. 

Intensywność  i  odcień  powstającego  zabarwienia  jest  różna  w  zależności  od  rodzaju 
aminokwasu,  jednakże  natężenie  zabarwienia  jest  proporcjonalne  do  stężenia 

aminokwasu w roztworze. 
 

O

NH

3

+

R

O

-

+

HNO

2

O

OH

R

OH

+

N

2

+

H

2

O

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

13 

 
Prolina  i  hydroksyprolina,  aminokwasy  z  grupą  aminową  II-rzędową,  w  reakcji  z 

ninhydryną dają produkt o barwie żółtej. 

 

 
 
 

 
 

4. 

Reakcje 

specyficzne 

związane 

obecnością 

grup 

funkcyjnych 

(np. SH,. S-S, SCH

3

, OH, układy aromatyczne) 

Grupa  funkcyjna  inna  niż  aminowa  czy  kwasowa  w  cząsteczce  aminokwasu  w 

oczywisty  sposób  wpływa  na  właściwości  i  reaktywność  tego  aminokwasu,  gdyż  ulega 

typowym  reakcjom  charakterystycznym  dla  danej  klasy  związków.  Układy  aromatyczne 

mogą  ulegać  reakcjom  substytucji  elektrofilowej,  grupy  hydroksylowe  mogą  zostać 
poddane  reakcjom  utleniania  lub  acylowania  (z  utworzeniem  odpowiednich  estrów). 
Dodatkowe  grupy  aminowe,  będą  odpowiadały  za  zwiększoną  zasadowość  aminokwasu 

oraz charakterystyczne reakcje amin. 
Dość  ważną  właściwość  wykazuje  cysteina  zawierająca  grupę  tiolową.  Dzięki  niej  w 

cząsteczkach białek powstają mostki disulfidowe (-S-S-). 

Charakterystyczne  próby  dla  poszczególnych  aminokwasów  polegają  na 

specyficznych reakcjach konkretnych grup funkcyjnych: 

a.  Próba cystynowa – wykrywanie aminokwasów siarkowych 

Aminokwasy siarkowe z grupami –SH (cysteina) lub disulfidowymi –S-S- (cystyna), 

zarówno  w  białkach  jak  i  niezwiązane,  ogrzewane  w  silnie  zasadowym  środowisku 
przekształcają  się  w  kwas  pirogronowy  z  jednoczesnym  odłączeniem  atomów  siarki  w 
postaci  jonów  siarczkowych.  Jony  te  w  reakcji  z  jonami  ołowiu(II)  dają  czarny  osad 

siarczku ołowiu. Metionina, zawierająca grupę tioeterową, nie daje dodatniego wyniku tej 
reakcji. 

O

O

OH

OH

O

O

OH

+  2NH

3

  +

O

O

OH

OH

O

O

HO

O

O

N

O

O

-

NH

4

+

+ 3H

2

O

purpura Ruhemanna

+

R

COOH

NH

2

+

R

COOH

NH

R

O

H

- NH

3

, CO

2

hydrindantyna

iminokwas

O

O

OH

OH

N

H

COOH

+

- CO

2

O

O

N

+

prolina

ninhydryna

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

14 

 

 

 

 
 

 

b.  Próba 

ksantoproteinowa 

– 

wykrywanie 

aminokwasów 

układem 

aromatycznym 

Reakcja  ksantoproteinowa  jest  uwarunkowana  obecnością  w  cząsteczce  białka 

aminokwasów  zawierających  pierścień  aromatyczny  (tryptofan,  tyrozyna,  fenyloalanina). 

Pod  wpływem  stężonego  kwasu  azotowego(V)  zachodzi  nitrowanie  pierścienia 

benzenowego,  a  powstający  produkt  ma  barwę  żółtą.  Po  zalkalizowaniu  żółty  kolor 
powstałego  związku  nitrowego  pogłębia  się  do  żółtopomarańczowego,  gdyż  powstają 

intensywniej zabarwione sole. 
 

 
 
 

 
 

c.  Reakcja Sakaguchi’ego – wykrywanie układu guanidynowego 

Arginina  zawierająca  grupę  guanidynową  reaguje  z  α-naftolem  w  środowisku 

zasadowym  i  w  obecności  utleniającego  bromianu(I)  sodu  tworzy  produkt  o  barwie 

pomarańczowoczerwonej.  W  reakcji  wydziela  się  amoniak.  Nadmiar  bromianu(I)  sodu  i 
dłuższy  czas  reakcji  powoduje  dalsze  utlenianie  produktu,  co  prowadzi  do  jego 

odbarwienia.  Dodatek  mocznika  stabilizuje  utworzony  barwnik.  Pozytywny  wynik  próby 
daje także metyloguanidyna i kwas guanidynowy, ale nie sama guanidyna. 
 

 

d.  Reakcja Pauly’ego – wykrywanie układu imidazolowego 

Pochodne  imidazolu,  w  tym  histydyna,  w  zasadowym  środowisku  ulegają  sprzęganiu  z 
solami  diazoniowymi  tworząc  barwniki  azowe  (patrz:  reakcje  aromatycznych  amin  I-
rzędowych).  W  reakcji  Pauly’ego  jest  stosowany  kwas  diazobenzenosulfonowy, 

przygotowywany przez diazowanie kwasu sulfanilowego bezpośrednio przed użyciem. 

O

NH

2

S

H

O

-

O

O

C

H

3

O

-

+

NH

3

H

2

O

Pb

2+

S

2-

+

+

2

+

O

H

-

S

2-

+

PbS

cysteina

+

O

H

+ NaBrO

O

NH

2

O

-

N

H

NH

NH

2

(CH

2

)

3

O

NH

2

O

-

O

NH

NH

2

(CH

2

)

3

O

H

-

+ NH

3

NaBr

2 NH

3

3 NaBrO

N

2

H

2

O

NaBr

3

3

+

+

+

+

O

NH

3

+

O

H

OH

O

NH

3

+

O

H

OH

O

2

N

NO

2

HNO

3

O

H

-

O

NH

2

O

O

-

O

2

N

N

O

-

O

- H

2

O

tyrozyna

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

15 

Pozytywny wynik próby dają fenole, w tym tyrozyna, oraz aminy aromatyczne. 

 

 

 
 

 
 
 

 
 

 

e.  Reakcja Adamkiewicza-Hopkinsa – wykrywanie układu indolowego 

Indol,  który  wchodzi  w  skład  cząsteczki  tryptofanu,  w  środowisku  stężonych 

kwasów  nieorganicznych  ulega  kondensacji  z  aldehydami  (kwas  glioksalowy,  aldehyd 
mrówkowy)  dając  barwniki  arylometanowe  o  zabarwieniu  czerwonofioletowym  (patrz: 

reakcje związków heterocyklicznych). 
 
 

 
 

 

W  kwaśnych  hydrolizatach  białek  lub  peptydów  wynik  tej  próby  jest  ujemny,  gdyż 
tryptofan podczas kwasowej hydrolizy ulega rozkładowi. 

 
 

BIAŁKA 

 

Białka  są  to  związki  zbudowane  z  więcej  niż  100  reszt 

-aminokwasów  o  masie 

cząsteczkowej  powyżej  10  tys.  Związki  o  niższej  masie  to  polipeptydy.  W  białkach 

wiązanie  peptydowe  (zwane  również  wiązaniem  amidowym)  łączy  grupę  karboksylową 
jednego  aminokwasu  z  grupą  aminową  drugiego  aminokwasu.  Powstanie  dipeptydu  z 

dwu wolnych aminokwasów wiąże się z uwolnieniem jednej cząsteczki wody. 

 
 

 
 

 

O

NH

2

N

N

H

O

H

SO

2

O

-

N

H

3

+

HONO

SO

2

O

-

N

+

N

+

2

SO

2

O

-

N

+

N

+ Na

2

CO

3

histydyna

N

N

N

N

N

N
H

NaO

3

S

SO

3

Na

O

OH

NH

2

+

CO

2

+ H

2

O

- N

2

, H

2

O

jon p-sulfobenzenodiazoniowy

pomarańczowy barwnik azowy

kwas sulfanilowy

COOH

NH

3

+

NH

H

O

COOH

+

NH

NH

COOH

COOH

NH

3

+

HOOC

N

H

3

+

H

+

-H

2

O

tryptofan

kwas glioksalowy

O

NH

2

R

1

OH

O

NH

2

R

2

OH

+

O

NH

2

R

1

NH

O

OH

R

2

+

O

H

2

aminokw as acylujący

aminokw as acylow any

dipeptyd

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

16 

Przemyślana  synteza peptydów  wymaga odpowiedniego  przygotowania  aminokwasów do 

reakcji  kondensacji.  Przede  wszystkim  należy  zabezpieczyć  wszystkie  grupy  funkcyjne, 

które w warunkach reakcji mogłyby dawać produkty uboczne. Najważniejsze jest jednak 

zabezpieczenie  grupy  aminowej  w  aminokwasie  acylującym  (komponent  kwasowy)  oraz 
grupy kwasowej w aminokwasie acylowanym (komponencie aminowym). 

Białka ze względy na swoją strukturę dzielą się na białka proste i białka złożone. 

Spośród  wszystkich  polimerów  syntetycznych  i  naturalnych  białka  są  substancjami 
najbardziej  skomplikowanymi  i  posiadającymi  najbardziej  różnorodne  właściwości. 

Właściwości białek zależą od budowy i kolejności ułożenia wielu reszt aminokwasowych 
(R)  rozmieszczonych  wzdłuż  łańcucha  polipeptydowego.  Substancje  białkowe  pełnią  w 

przyrodzie  funkcje  strukturalne  (np.  skóra,  włosy,  ścięgna,  włókna  mięśniowe), 

katalityczne  (enzymy),  transportowe  (hemoglobina).  Białkami  są  również  substancje 
odpornościowe,  które  z  jednej  strony  chronią  organizm  przed  zakażeniem,  a  z  drugiej 

uniemożliwiają  przeszczepianie  narządów.  Wszystkie  indywidualne  cechy  wszystkich 
organizmów  sprowadzają  się  do  białek,  z  których  te  organizmy  są  zbudowane  według 

instrukcji zawartych w cząsteczkach DNA. 

Substancje  białkowe  niezależnie  od  pochodzenia  dają  wspólne  reakcje 

charakterystyczne. 

1. 

Wysalanie białek 

Białka, jako związki wielkocząsteczkowe posiadające zjonizowane grupy aminowe i 

karboksylowe,  wykazują  zdolność  wiązania  dipolarnych  cząsteczek  wody.  Dzięki  temu 

białka w środowisku wodnym ulegają hydratacji, pęcznieją, a następnie rozpuszczają się. 
Podobnie  jak  inne  jony,  otaczają  się  płaszczem  wodnym  i  w  tej  postaci,  jako  osobne 

cząsteczki,  tworzą  roztwory  koloidalne.  Na  rozpuszczalność  białek  w  wodzie  wpływa 
obecność  soli  nieorganicznych  oraz  pH  roztworu  (wartość  nieco  inna  niż  punktu 

izoelektrycznego sprzyja rozpuszczaniu). Wzrost stężenia soli w roztworze może jednakże 
doprowadzić  do  strącenia  białka  z  roztworu.  Jony  soli  tworzą  własną  powłokę 
solwatacyjną,  przy  wysokim  stężeniu  soli  w  roztworze  woda  hydratacyjna  cząsteczek 

białka  zostaje  od  nich  odciągnięta.  „Obnażone”  w  ten  sposób  cząsteczki  białka  ulegają 
koagulacji  na  skutek  wysolenia.  Proces  ten  jest  odwracalny,  wystarczy  odbudować 

płaszcz wodny białka poprzez dodanie wody. Podczas wysalania białko nie traci w sposób 

trwały  swojej  przestrzennej  struktury  oraz  funkcji  biologicznych.  Wysalanie  białek 
przeprowadza się za pomocą nasyconych roztworów (NH

4

)

2

SO

4

, NH

4

Cl, MgSO

4

2. 

Denaturacja 

Pod  wpływem  soli  metali  ciężkich,  mocnych  kwasów  lub  mocnych  zasad, 

podwyższonej temperatury oraz niektórych czynników chemicznych (96% etanol, aceton, 
fenol) dochodzi do denaturacji i trwałego wytrącenia białek z roztworów. Denaturacja jest 

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

17 

zjawiskiem  polegającym  na  nieodwracalnej  zmianie  przestrzennej  struktury  białek  (II-  i 

III- i IV-rzędowej). 

3. 

Reakcja biuretowa Piotrowskiego 

Peptydy  zawierające  co  najmniej  dwa  wiązania  peptydowe  (a  więc  tripeptydy  i 

dłuższe)  oraz  białka  tworzą  z  jonami  miedzi(II)  w  środowisku  zasadowym  połączenia 

kompleksowe o barwie fioletowej. Nazwa reakcji pochodzi od biuretu, który powstaje przy 
ogrzewaniu  mocznika  i  jest  najprostszym  związkiem  dającym  pozytywny  wynik  w  tej 
próbie. 

Próba biuretowa jest reakcją grupową na białka, ujemny wynik tej próby eliminuje 

obecność białka, chociaż pozytywny – nie w pełni ją potwierdza. Oprócz biuretu, podobny 

wynik  reakcji  dają  związki  nie  posiadające  wiązań  peptydowych,  a  zawierające 

ugrupowania –CS-NH- oraz =CH-NH-. 
 

 
 

 
 
 

 

Aminokwasy,  w  odróżnieniu  od  białek,  tworzą  z  jonami  miedzi(II)  połączenia 

kompleksowe o barwie niebieskiej (poza histydyną, która ze względu na budowę łańcucha 

bocznego, tworzy kompleks o barwie fioletowoniebieskiej). 
 

 
 

 
 
 

 
LIPIDY (TŁUSZCZE) 

Lipidy  obejmują  szereg  różnie  zbudowanych  biocząsteczek,  spełniających  ważną 

rolę  w  świecie  mikroorganizmów,  roślin  i  zwierząt.  Jako  elementy  żywych  organizmów 
spełniają  rolę  materiału  energetycznego,  zapasowego  i  ochronnego,  oraz  biorą  udział  w 

przemianie materii jako substraty lub składniki biokatalizatorów. 

Pod  względem  chemicznym  lipidy  stanowią  grupę  związków  o  budowie 

glicerydowej,  jak  również  grupę  związków  o  właściwościach  podobnych  do  glicerydów, 
lecz o bardziej złożonej strukturze. Lipidy są substancjami nierozpuszczalnymi w wodzie. 

N

H

2

NH

2

O

2

T

N

H

2

NH

NH

2

O

O

mocznik

biuret

- NH

3

NH

NH

Cu

NH

NH

O

O

NH

O

HN

O

Cu

2+

,

2-

O

H

-

- H

2

O

fioletowy kompleks biuretu

z jonami miedzi(II)

R

NH

2

O

O

R

H

2

N

O

O

Cu

R

NH

O

N

R

HN

O

N

Cu

niebieski kompleks miedzi(II) 

z dwiema cząsteczkami aminokwasu

fioletowy kompleks miedzi(II) 

z białkiem

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

18 

Można je wyekstrahować z komórek słabo polarnymi rozpuszczalnikami takimi jak: eter, 

chloroform,  benzen,  aceton.  Różną  rozpuszczalność  lipidów  w  rozpuszczalnikach 

organicznych można wykorzystać do ich rozdziału i wyodrębniania. 

 
Ze względu na różnice budowy i właściwości lipidy można podzielić następująco: 

1. 

lipidy proste  

1.1. 

tłuszcze właściwe 

1.2. 

woski 

2. 

lipidy złożone 

2.1. 

fosfolipidy (zawierają fosfor, nie zawierają cukru) 

2.1.1.  glicerydy  

2.1.1.1. 

glicerydy estrowe (kefaliny, fosfatydylocholina) 

2.1.1.2. 

glicerydy enoloeterowe (plazmalogeny) 

2.1.2.  sfingomieliny 

2.2. 

glikolipidy (nie zawierają fosforu, zawierają cukier) 

2.2.1.  glikoglicerolipidy 

2.2.2.  glikosfingolipidy 

3.  prostaglandyny 

 

Tłuszcze właściwe są to znane z życia codziennego oleje roślinne (olej rzepakowy, 

słonecznikowy, sojowy i inne) oraz tłuszcze zwierzęce (smalec, masło, łój). W organizmie 

człowieka  najczęściej  gromadzą  się  w  tkance  podskórnej,  w  tkance  tłuszczowej  jamy 

brzusznej,  w  tkance  łącznej  oraz  w  stanach  patologicznych  otłuszczają  serce,  wątrobę, 
nerki.  Tłuszcze  proste  pełnią  w  przyrodzie  funkcje  materiałów  zapasowych,  w  postaci 

których  organizmy  magazynują  energię.  Tłuszcze  mają  ciepło  spalania  prawie  dwa  razy 
większe niż węglowodany i białka. W porównaniu z innymi składnikami żywności tłuszcze 

są najbardziej kaloryczne. 
Tłuszcze właściwe zbudowane są z glicerolu (gliceryny) i wyższych kwasów tłuszczowych. 

R

1

, R

2

, R

3

 = reszty węglowodorowe kwasów tłuszczowych, np. (CH

2

)

n

CH

3

 

n =   2 - kwas masłowy 

n =   3 – kwas walerianowy 
n =   4 - kwas kapronowy 
n =   6 - kwas kaprylowy 

n =   7 - kwas pelargonowy 
n = 10 - kwas laurynowy 

n = 12 - kwas mirystynowy 
n = 14 - kwas palmitynowy 
n = 16 - kwas stearynowy 

 
R

1

 = R

2

 = R

3

 w tłuszczach syntetycznych 

R

1

 

 R

2

 

 R

3

 w tłuszczach naturalnych  

 

H

2

C

HC

H

2

C

O

O

O

C

C

O

R

3

O

C

O

R

2

R

1

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

19 

1. 

Reakcje addycji do wiązania podwójnego 
 
a.  utwardzanie tłuszczów 

Proporcje poszczególnych kwasów zmieniają się w zależności od rodzaju tłuszczu. 

Tłuszcze  stałe  o  wyższej  temperaturze  topnienia  mają  przewagę  kwasów  tłuszczowych 

nasyconych  np.  tristearynian  gliceryny  –  ciało  stałe  o  temp.  topnienia  71°C.  Obecność 
natomiast  kwasów  nienasyconych  świadczy  o  tym,  iż  mamy  do  czynienia  z  tłuszczami 
płynnymi, np. trioleinian gliceryny – temperatura krzepnięcia równa jest –17°C. Zmianie 

charakteru tłuszczu z nienasyconego na nasycony towarzyszy zmiana stanu skupienia z 
ciekłego  na  stały.  Z  tego  względu  proces  uwodornienia  przeprowadzany  na  skalę 

przemysłową  nosi  nazwę  utwardzania  tłuszczów.  Reakcję  prowadzi  się  w  podwyższonej 
temperaturze i pod zwiększonym ciśnieniem, w obecności katalizatora niklowego. 

 

 
 

 

b.  przyłączanie jodu lub bromu 

Nnienasycone  tłuszcze  oraz  kwasy  tłuszczowe  przyłączają  fluorowce  do  wiązania 

wielokrotnego; odbarwiają wodę bromową oraz roztwory jodu. 
 

 
 

 

 

c.  jełczenie tłuszczów 

Tłuszcze  zawierające  reszty  nienasyconych  kwasów  tłuszczowych  ulegają 

utlenieniu pod wpływem tlenu z utleniaczy, a także, choć znacznie wolniej, pod wpływem 
tlenu  atmosferycznego.  Wiązanie  podwójne  ulega  rozerwaniu,  a  reszta  kwasu 

tłuszczowego zostaje rozbita na dwie cząsteczki z terminalnymi grupami aldehydowymi. 

 

Reakcja  ta  zachodzi  podczas  jełczenia  tłuszczów,  a  gromadzące  się  aldehydy  nadają  im 
przykry smak i zapach. 
2. 

Zmydlanie tłuszczów 

Tłuszcze właściwe  łatwo ulegają hydrolizie w  środowisku  alkalicznym.  Proces  ten 

nazywa  się  zmydlaniem  tłuszczów.  Hydroliza  tłuszczów  zachodzi  także  w  przewodzie 

CH

3

(CH

2

)

6

CH

2

CH

2

(CH

2

)

6

COOH

kwas olejowy

H

2,

 kat.

CH

3

(CH

2

)

16

COOH

kwas stearynowy

CH

3

(CH

2

)

6

CH

2

CH

2

(CH

2

)

6

COOH

[O]

CH

3

(CH

2

)

6

CH

2

CH

2

(CH

2

)

6

COOH

O

O

CH

3

(CH

2

)

7

+

C

O

H

C

(CH

2

)

7

C

O

OH

O

H

CH

3

(CH

2

)

6

CH

2

CH

2

(CH

2

)

6

COOH

I

2

CH

3

(CH

2

)

6

CH

2

CH

2

(CH

2

)

6

COOH

I

I

kwas olejowy

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

20 

pokarmowym zwierząt i człowieka. Tłuszcze wprowadzone z pokarmem ulegają hydrolizie 

pod wpływem katalizatorów biochemicznych – lipaz. 

W  wyniku  zmydlania  tłuszczów  powstaje  glicerol  oraz  rozpuszczalne  mydła  sodowe  lub 

potasowe. 
 

 
 
 

Mydła  nierozpuszczalne  (wapniowe,  magnezowe,  barowe,  ołowiawe),  otrzymuje  się 
działając solami tych jonów na roztwory wodne mydeł rozpuszczalnych. 

 

 

Właściwości  tłuszczów  określają  reakcje,  które  ustalają  zawartość  oraz  rodzaj 

kwasów tłuszczowych w tłuszczach. Najważniejsze reakcje wyrażone są za pomocą liczb: 

a.  liczba kwasowości to liczba mg KOH potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów 

tłuszczowych, zawartych w 1 g tłuszczu. Liczba ta jest tym mniejsza, im świeższy 
jest tłuszcz, 

b.  liczba  zmydlenia  przedstawia  liczbę  mg  KOH  potrzebną  do  zobojętnienia 

wszystkich kwasów tłuszczowych zawartych w 1 g tłuszczu, zarówno wolnych jak i 
otrzymanych po zmydleniu, 

c.  liczba  estrowa  to  liczba  mg  KOH  potrzebna  do  zobojętnienia  kwasów 

tłuszczowych  związanych  estrowo,  a  powstałych  przy  zmydleniu  1  g  tłuszczu. 
Liczbę estrową otrzymujemy odejmując od liczby zmydlenia liczbę kwasowości. W 

tłuszczach obojętnych, tj. nie zawierających wolnych kwasów tłuszczowych, liczba 
estrowa równa się liczbie zmydlenia, 

d.  liczba  Reicherta-Meissla  oznacza  liczbę  cm

3

  0.1  M  KOH  i  NaOH  potrzebną  do 

zobojętnienia  lotnych  kwasów  tłuszczowych  po  jego  zmydleniu.  Liczba  ta  ma 
szczególne znaczenie w badaniu masła, 

e.  liczba jodowa określa ilość jodu w gramach, jaka wiąże 100 g tłuszczu. Liczba ta 

wykazuje ilościowo zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych. 

 

Woski są to nierozpuszczalne w wodzie tłuszczopodobne substancje stałe, służące 

często  w  świecie  roślinnym  i  zwierzęcym  jako  powłoki  ochronne.  Substancje  te  zamiast 

glicerolu zawierają wyższe alifatyczne jednowodorotlenowe alkohole np. alkohol cetylowy, 
alkohol mirycylowy. 

H

2

C

HC

H

2

C

O

O

O

C

C

O

R

O

C

O

R

R

+

3 NaOH

H

2

C

HC

H

2

C

OH

OH

OH

R

O

ONa

+

3

T

roztw. alkoholowy

mydło sodowe

gliceryna

2 R-COONa

+

CaCl

2

(R-COO)

2

Ca

+

2 NaCl

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

21 

 

 

 

 
Często  kwas i  alkohol  mają  tą  samą ilość  atomów węgla.  Fakt  ten  może  wskazywać,  że 

oba  te  składniki  powstały  z  dwóch  cząsteczek  tego  samego  aldehydu  w  wyniku  reakcji 
Cannizzaro.  Jedna  cząsteczka  aldehydu  utlenia  się  do  kwasu,  druga  redukuje  się  do 
alkoholu, po czym następuje estryfikacja. 

Niektóre woski są zbudowane z kwasów tłuszczowych i steroli (cholesterolu, lanosterolu). 
 

Lipidy  złożone  są  to  substancje  o  właściwościach  fizycznych  podobnych  do 

tłuszczów właściwych. Różnią się od lipidów prostych tym, iż poza kwasem tłuszczowym i 
alkoholem zawierają składniki azotowe, fosforowe, a niekiedy węglowodanowe. 

Przy  rozdzielaniu  lipidów  złożonych  wykorzystuje  się  nieznaczne  różnice  w  ich 
rozpuszczalności. 

Fosfolipidy  ulegając  hydrolizie  dają:  kwasy  tłuszczowe,  alkohol,  kwas 

ortofosforowy oraz związek zawierający azot. Fosfolipidy obok białek złożonych wchodzą 
w  skład  struktur  membranowych  oddzielających  poszczególne  elementy  w  komórce 

(błony komórkowe, mitochondrialne i mikrosomowe). Nadają pewne właściwości fizyczne 
tym  strukturom  np.  wysoką  przepuszczalność  dla  niepolarnych  cząsteczek,  a  także  lizę 

powodowaną  przez  czynniki  powierzchniowo  aktywne.  Przedstawicielami  fosfolipidów  są 

lecytyny, związki zawierające resztę fosforanową zestryfikowaną choliną, o wzorze: 
 

 
 

 
 
Fosfatydylocholina  (lecytyna)  tworzy  się  w  organizmie  z  tłuszczów.  Jest  ona  dobrym 

czynnikiem emulgującym i prawdopodobnie ułatwia wprowadzenie tłuszczów do tkanek. 
Lecytyny występują w żółtku jaja kurzego i w tkance nerwowej. 

 

 
STEROIDY 

Ekstrakty  lipidowe  z  roślin  i  tkanek  zwierzęcych,  oprócz  tłuszczów,  fosfolipidów 

oraz  terpenów,  zawierają  także  steroidy  –  cząsteczki,  których  cechą  charakterystyczną 

jest  węglowy  szkielet  gonanu,  czyli  układ  czteropierścieniowy  wywodzący  się  od  1,2-
cyklopentanoperhydrofenantrenu. 

CH

3

(CH

2

)

n

CH

2

O

O

CH

2

(CH

2

)

m

CH

3

wosk pszczeli
n = 13 do 33;       m = 22 do 34

H

2

C

HC

H

2

C

O

O

O

C

P

O

O

O

C

O

R

2

R

1

O

-

CH

2

CH

2

N

+

CH

3

CH

3

CH

3

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

22 

 

 

 

 
 

 

Poszczególne  grupy  steroidów  odróżnia  wzajemny  układ  skondensowanych 

pierścieni,  stopień  nienasycenia  tych  pierścieni  oraz  rodzaj  i  długość  łańcuchów 

bocznych  (R

1

,  R

2

,  R

3

).  Wszystkie  steroidy  przy  C

10

  i  C

13

  (R

1

  i  R

2

)  posiadają  grupę 

metylową, natomiast podstawniki przy C

17

 (R

3

) są bardzo zróżnicowane. Wyjątek stanowią 

estrogeny,  u  których  pierścień  A  jest  aromatyczny,  a  zatem  przy  C

10

  nie  posiada  grupy 

CH

3

Ze względu na budowę steroidów można więc wyróżnić pochodne: 

a.  estranu; żeńskie hormony płciowe, np. estradiol, 
b.  androstanu; męskie hormony płciowe, np. testosteron, androsteron, 

c.  pregnanu;  progesteron  oraz  hormony  kory  nadnerczy  np.  kortykosteron, 

aldosteron, 

d.  cholanu; składniki żółci, np. kwas cholowy, 

e.  cholestanu; cholesterol, ergosterol. 

W zależności od rodzaju grupy funkcyjnej steroidy dzielimy na: alkohole (sterole), kwasy i 

hydroksykwasy (kwasy żółciowe), fenole i ketony (hormony sterydowe). 

 

Najważniejszym  i  najpopularniejszym  przedstawicielem  steroli  pochodzenia 

zwierzęcego jest cholesterol. Występuje we wszystkich komórkach ssaków, jest istotnym 

składnikiem błon komórkowych, służy jako substrat kwasów żółciowych oraz hormonów 
płciowych, w tkankach nerwowych wchodzi w skład otoczki mielinowej. 

Podobnie jak lipidy, cholesterol nie rozpuszcza się w wodzie, lecz rozpuszcza się w eterze, 
benzenie i innych rozpuszczalnikach organicznych. 
 

 
 

 

 
 

 

Cholesterol ulega takim reakcjom chemicznym, jakie grupy funkcyjne posiada. Ze 

względu na grupę hydroksylową przy trzecim atomie węgla będzie reagował jak alkohole, 

13

14

9

8

10

17

12

11

15

16

7

5

6

1

4

2

3

R

1

R

2

R

3

B

C

D

A

13

14

9

8

10

17

12

11

15

16

7

5

6

20

CH

3

18

CH

3

19

1

23

22

4

C

H

3

21

24

2

3

H

H

H

H

25

CH

3

27

CH

3

26

O

H

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

23 

ulegając  reakcjom  estryfikacji  oraz  utlenienia  (do  ketonów).  Estry  cholesterolu  z 

alifatycznymi i aromatycznymi kwasami znalazły zastosowanie jako ciekłe kryształy. 

Obecność wiązania podwójnego pomiędzy piątym a szóstym atomem węgla (pierścień B) 

sprawia, że cholesterol zachowuje się jak alken  i ulega reakcjom addycji (uwodornienie, 
addycja bromu). 

Sterole,  takie  jak  cholesterol,  zawierające  podwójne  wiązanie  w  bezwodnym 

środowisku  w  reakcji  z  mocnymi  kwasami  dają  barwne  produkty.  Pod  wpływem 
stężonych kwasów (np. H

2

SO

4

) dochodzi do odłączenia dwóch cząsteczek wody z dwóch 

cząsteczek sterolu i powstania bisterolu, którego pochodne sulfonowe są barwne: zielone 
w reakcji Liebermana-Burcharda i czerwone w reakcji Salkowskiego

 

 
ZWIĄZKI HETEROCYKLICZNE 

 

Heterocykliczne związki organiczne są związkami o budowie pierścieniowej, w 

których jeden lub więcej atomów pierścienia stanowią pierwiastki inne niż węgiel, tzw. 

heteroatomy, np. azot, tlen, siarka, fosfor, bor, cyna, krzem. 

Nasycone  związki  heterocykliczne  lub  zawierające  jedno  wiązanie  podwójne 

pomiędzy  atomami  w  pierścieniu  posiadają  właściwości  analogiczne  do  właściwości 
związków  acyklicznych.  Tetrahydrofuran  jest  typowym  eterem,  piperydyna  –  aminą 

drugorzędową, zaś tetrahydrotiofen – sulfidem. 

 
 

 
 

 
 

Aromatyczne  związki  heterocykliczne  wykazują  właściwości  typowe  dla  benzenu. 

Są  odporne  na  utlenianie,  chętnie  wchodzą  w  reakcje  substytucji,  a  nie  przyłączenia. 

Charakter  aromatyczny  zależy  od  rodzaju  związku.  Podane  poniżej  przykłady 
podstawowych związków heterocyklicznych uszeregowano zgodnie ze zwiększającymi się 

właściwościami aromatycznymi w porównaniu z benzenem: 

 
 

 
 

 
 

S

N

O

H

tetrahydrotiofen

tetrahydrofuran

piperydyna

O

H

N

S

N

furan

pirol

tiofen

benzen

pirydyna

wzrost charakteru aromatycznego

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

24 

 

O znaczeniu związków heterocyklicznych świadczy ilość i różnorodność substancji 

tego  typu  występujących  w  przyrodzie,  a  także  otrzymywanych  na  skalę  przemysłową 

leków i  barwników.  Liczne  związki  spełniają  ważne  funkcje  w organizmach  roślinnych i 

zwierzęcych.  Węglowodany  można  uznać  za  pochodne  piranu  lub  furanu.  Najbardziej 
rozpowszechnione  są  jednak  związki  heterocykliczne  zawierające  atomy  azotu  (kwasy 

nukleinowe, aminokwasy, białka, antybiotyki). 
 
Związki pięcioczłonowe

Do pięcioczłonowych związków heterocyklicznych z jednym heteroatomem 

zaliczamy furan, pirol, tiofen. Każdy z nich wykazuje wyraźny charakter aromatyczny, 

wynikający z delokalizacji czterech elektronów 

 atomów węgla i pary elektronowej 

dostarczanej przez heteroatom – tworzy się sekstet elektronowy. Łatwo reagują z 
odczynnikami elektrofilowymi w reakcjach substytucji, co wyjaśniają następujące 

struktury rezonansowe pirolu: 

 
 
 
 

Pirol ma charakter amfoteryczny; jest zarówno słabym kwasem, jak i bardzo słabą 

zasadą.  Rozpuszcza  się  w  roztworach  zasad,  tworząc  sole  sodowe  i  potasowe  oraz  w 
rozcieńczonych  kwasach.  Prócz  reakcji  nitrowania,  sulfonowania,  acylowania, 

chlorowcowania,  ulega  również  sprzęganiu  ze  związkami  diazoniowymi.  Podstawienie 

przebiega w pozycji 2 (

) pierścienia, jeżeli oba położenia 

 są zajęte – w położeniu 

Pirol ulega kondensacji z aldehydami, tworząc pochodne dipirylometanu: 
 
 

 
 

Dalsze  kondensowanie  tego  typu  prowadzi  do  utworzenia  układu  cyklicznego,  tzw. 
porfiny,  która  jest  elementem  strukturalnym  hemoglobiny  i  chlorofilu.  Pierścienie 
pirolowe w porfinie połączone są ze sobą mostkami metinowymi. 

 
 

 
 

 
 

N

H

N

H

N

H

N

H

N

H

H

N

2

+   HCHO

H

N

H

N

+   H

2

O

NH

N

HN

N

porfina

czerwone kryształy

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

25 

Furan, pirol i tiofen tworzą z benzenem układy skondensowane. 

 

 
 
 

 
 

W  przyrodzie  najbardziej  rozpowszechniony  jest  indol  (2,3-benzopirol),  stanowiący 
szkielet tryptofanu i jego pochodnych, tryptaminy, serotoniny oraz wielu alkaloidów. 
 

Ważnym  biologicznie  układem  heterocyklicznym  jest  pirazol  (1,2-diazol),  który 

wprawdzie  nie  występuje  w  produktach  naturalnych,  ale  jest  podstawą  wielu  związków 

otrzymywanych syntetycznie takich jak barwniki oraz substancje biologicznie czynne, np. 
pestycydy oraz leki. Przykładem pochodnej pirazolu jest antypiryna (fenazon) – związek o 
właściwościach przeciwgorączkowych, przeciwbólowych oraz przeciwzapalnych. 

 
Do ważnych prób pozwalających wykryć wyżej opisane układy heterocykliczne są 

następujące próby: 
1. 

Próba Ehrlicha 

Pirol  i  jego  pochodne  w  reakcji  z  aldehydem  p-dimetyloaminobenzoesowym  w 

obecności kwasu solnego dają barwne produkty: 

 

 
 

 
 
 

 
 

 
Pozytywny  wynik  próby  Ehrlicha  dają  także  I-rzędowe  aminy  aromatyczne  (anilina) 

tworząc intensywnie pomarańczowe połączenia. 

 
2. 

Wykrywanie indolu 

Działając  na  indol  formaliną  w  środowisku  kwasu  siarkowego(VI)  można 

zaobserwować pojawienie się białego osadu oraz fioletowego pierścienia na granicy wolno 
mieszających się składników mieszaniny reakcyjnej (patrz reakcja pirolu z aldehydami). 

 

N

H

N

H

H

N

H

H

C

N

O

H

+

C

N

N

H

- H

2

O

H

+

C

N

NH

H

O

H

N

S

benzofuran

indol

benzotiofen

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

26 

3. 

Wykrywanie antypiryny 

 

Antypiryna  w  postaci  jonu  obojnaczego  o  strukturze  analogicznej  do  anionu 

fenolanowego reaguje z kwasem azotowym(III), dając nitrozoantypirynę o barwie zielonej, 

przechodzącej w oliwkową. Niekiedy nitrozoantypiryna wytrąca się w postaci oliwkowego 
osadu. 

 
 
 

 
 

 

 
 

 
Związki sześcioczłonowe 

Do sześcioczłonowych związków heterocyklicznych należą między innymi pirydyna  

i pirymidyna, które mogą tworzyć układy skondensowane z innymi pierścieniami. 

Charakter  aromatyczny  pirydyny  wynika  z  delokalizacji  sześciu  elektronów 

,  po 

jednym  od  każdego  z  pięciu  atomów  węgla  i  jednego  atomu  azotu.  Strukturę  pirydyny 
przedstawia się jako hybrydę rezonansową następujących struktur: 

 

 
 

 
Taki rozkład ładunków w pierścieniu pirydyny sprawia,  że jest ona bardziej podatna na 

substytucję nukleofilową niż elektrofilową, szczególnie w pozycjach 2 i 4 (α i γ). 
 
4. 

Reakcje i pirydyny i jej pochodnych 

a. 

Właściwości zasadowe 

Ze  względu  na  wolną  parę  elektronową  azotu,  pirydyna  i  jej  pochodne  wykazują 

słabe  właściwości  zasadowe  (posiadają  ugrupowanie  charakterystyczne  dla  amin 

trzeciorzędowych). Wodne roztwory pirydyny i chinoliny (rozpuszcza się łatwiej w gorącej 
wodzie) wykazują odczyn zasadowy. 

 
 

 
 

N

N

O

CH

3

CH

3

N

N

O

CH

3

CH

3

HNO

2

- H

2

O

N

N

O

CH

3

CH

3

N

O

antypiryna

jon obojnaczy

nitrozoantypiryna

barwa zielona

N

+   HOH

N

H

+   OH

-

N

N

N

N

N

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

27 

b. 

Tworzenie związków kompleksowych 

Pirydyna,  jak  również  jej  analogi  skondensowane  z  pierścieniem  benzenowym 

chętnie tworzą barwne połączenia koordynacyjne z jonami metali. 

Pirydyna i chinolina w reakcji z CuSO

4

 pogłębiają niebieską barwę roztworu. 

 

 
 
 

 
 

 

8-Hydroksychinolina (oksyna) z większością metali (poza metalami alkalicznymi) tworzy 
barwne połączenia chelatowe (kleszczowe). Związki te wytrącają się w określonym pH. 

Zmieniając  pH  środowiska  reakcyjnego  można  rozdzielić  mieszaninę  kationów  metali 
poprzez  stopniowe  wytrącanie  ich  w  postaci  soli  z  8-hydroksychinoliną.  Z  tego  właśnie 

względu  związek  ten  jest  często  używany  do  oznaczania  jonów  metali  w  roztworach 
wodnych. 
 

 
 

 

 
 

Zasady  azotowe  (np.  chinolina)  z  heksacyjanożelazianem(II)  potasu  tworzą 

dobrze  krystalizujące,  trudno  rozpuszczalne  sole.  Kształt  kryształów  otrzymanych 

połączeń jest bardzo charakterystyczny, co pozwala na identyfikację wielu alkaloidów. 
 
 

 
 

 

5. 

Próby na pochodne pirymidyny 

 

Pirymidyna  jest  związkiem  najważniejszym  z  diazyn,  ze  względu  na 

rozpowszechnienie  jej  pochodnych.  Struktura  pirymidyny  jest  bardzo  zbliżona  do 
struktury  pirydyny.  Stanowi  ją  sześcioczłonowy  pierścień  aromatyczny  z  dwoma 

heteroatomami  azotu  w  położeniach  1  i  3.  Obecność  drugiego  atomu  azotu  potęguje 
właściwości chemiczne w porównaniu z pirydyną. Pirymidyna stanowi podstawowy układ 

N

+   Cu

2+

4

N

N

N

N

Cu

2+

N

OH

+   Co

2+

N

O

Co

N

O

N

4

+ 4HCl

N

4

H

Cl

K

4

[Fe(CN)

6

]

N

H

[Fe(CN)

6

]

4

4

+ 4KCl

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

28 

dla zasad pirymidynowych, budujących kwasy nukleinowe (cytozyna, tymina, uracyl), a 

jako  pierścień  nasycony  występuje  w  szeroko  stosowanych  barbituranach,  pochodnych 

kwasu barbiturowego (Allobarbital, Luminal). 

 
 

 
 
 

 

a.  Reakcja Parriego na pochodne kwasu barbiturowego 

Na  obecność  barbituranów  w  próbce  wskazuje  dodatnia  próba  Parriego

polegająca na tworzeniu z jonami kobaltowymi(II) w bezwodnym środowisku, w obecności 
zasad, fluoryzujących kompleksów o zabarwieniu czerwonofioletowym. 

Dodatni wynik tej próby dają także pochodne puryny. 
 

 
 
 

 
 

 

 

b.  Próba mureksydowa na pochodne puryny 

Pirymidyna skondensowana z pierścieniem imidazolu (1,3-diazolu) stanowi kolejny 

bardzo ważny układ heterocykliczny, zwany puryną. Struktura ta występuje w adeninie i 

guaninie,  kwasie  moczowym  a  także  w  takich  alkaloidach  jak  kofeina,  teobromina  i 
teofilina. 
 

 
 

 

Charakterystyczną  reakcją  na  układy  purynowe  jest  próba  mureksydowa

polegająca  na  ich  utlenieniu  do  pochodnych  kwasu  purpurowego  o  zabarwieniu 
czerwonożółtym.  Kwas  moczowy  pod  wpływem  kwasu  azotowego(V)  ulega  hydrolizie  do 

mocznika i kwasu dialurowego, który częściowo ulega utlenieniu do alloksanu. Obydwa 
produkty  reakcji  łączą  się  ze  sobą  tworząc  trudno  rozpuszczalną  alloksantynę. 

N

N

OH

NH

2

N

N

O

NH

2

H

cytozyna

formy tautomeryczne

N

N

O

O

O

H

H

kwas barbiturowy

N

N

N

NH

NH

2

N

N

NH

N

OH

OH

OH

adenina

(6-aminopuryna)

kwas moczowy

N

N

O

O

O

R

1

R

2

N

N

O

O

O

R

1

R

2

Co

NH

3

NH

3

barwna

pochodna barbituranu

(związek koordynacyjny)

NH

NH

R

1

R

2

O

O

O

N

NH

R

1

R

2

O

O

OH

Co

2+

, NH

3

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

29 

Alloksantyna  w  obecności  amoniaku  tworzy  mureksyd  –  sól  amonową  kwasu 

purpurowego. 

 

Ponadto kwas moczowy, tak jak inne heterocykliczne pochodne fenoli oraz proste 

fenole,  posiada  zdolność  redukowania  soli  kwasów  fosforomolibdenowego  i 

fosforowolframowego (reakcja Folina) do połączeń o niższym stopniu utlenienia metalu – 

Mo

5+

  do  Mo

3+

  oraz  W

5+

  do  W

3+

.  Dokładna  struktura  tych  barwnych  połączeń  nie  jest 

znana. 

 
Pytania sprawdzające 

 
1.  Jak odróżnić od siebie laktozę i galaktozę, co zaobserwujesz? 
2.  Na czym polega próba Molischa i o czym świadczy jej negatywny wynik? 

3.  W trzech probówkach znajdują się wodne roztwory glukozy, sacharozy i fruktozy. Jak 

stwierdzić w której z nich jest fruktoza? 

4.  Wymień  dwa  naturalne  cukrowce,  które  dają  pozytywny  wynik  z  odczynnikiem 

Seliwanowa. 

5.  Które  z  wymienionych  związków  dają  pozytywny  wynik  próby  Fehlinga:  aldehyd 

glicerynowy,  D-ryboza,  glikogen,  laktoza,  fruktoza,  maltoza,  celuloza,  sacharoza,  D-
glukoza? 

6.  Jak sprawdzić, czy dany roztwór zwiera skrobię? 

N

N

NH

N

OH

OH

OH

kwas moczowy

H

+

+  2H

2

O

C

O

NH

2

NH

2

N

N

OH

OH

OH

OH

+

kwas dialurowy

N

N

OH

OH

OH

OH

[O]

-H

2

O

NH

NH

O

O

O

O

N

N

OH

OH

OH

NH

NH

O

O

O

O

OH

alloksan

alloksantyna

N

N

OH

O

OH

NH

NH

O

O

O

N

NH

4

2NH

3

mureksyd

-2H

2

O

background image

FARMACJA – Chemia organiczna 

 

30 

7.  Jakie reakcje należy przeprowadzić, aby wykryć obecność aminokwasu w roztworze? 

Podaj odpowiednie równania reakcji i spostrzeżenia. 

8.  Omów  reakcje  charakterystyczne  pozwalające  na  wykrycie  szczególnych 

aminokwasów zawierających dodatkowe grupy funkcyjne lub układy aromatyczne. 

9.  Na czym polega próba biuretowa? Jakie związki pozwala wykryć? 

10. Jakie reakcje należy przeprowadzić aby odróżnić od siebie cysteinę, alaninę i prolinę? 

Co zaobserwujesz? 

11. Jaka jest przyczyna żółknięcia skóry po zetknięciu się ze stężonym roztworem kwasu 

azotowego(V)? 

12. Jakie  zmiany  zaobserwujesz  po  działaniu  na  roztwór  białka:  etanolem,  chlorkiem 

sodu,  azotanem(V)  srebra,  chlorkiem  amonowym?  Które  zmiany  można  cofnąć  po 

silnym rozcieńczeniu wodą? 

13. Przedstaw podział tłuszczowców. 

14. Omów liczby charakteryzujące jakość tłuszczów. 
15. Na czym polega proces zmydlania tłuszczów? 

16. W jaki sposób można otrzymać mydła rozpuszczalne i nierozpuszczalne w wodzie? 
17. Na czym polega proces utwardzania tłuszczów? 
18. Jak zachowują się kwasy tłuszczowe nienasycone pod wpływem tlenu z utleniaczy? 

19. Przedstaw wzór cholesterolu. 
20. Omów właściwości chemiczne cholesterolu. Napisz odpowiednie równania reakcji. 

21. Narysuj  wzory  strukturalne:  tiofenu,  furanu,  pirolu,  pirydyny,  pirymidyny, 

piperydyny, indolu, chinoliny, kwasu moczowego. 

22. W jaki sposób wykryjesz pochodne pirolu? 

23. Na czym polega reakcja antypiryny z kwasem azotowym(III)? 
24. W jaki sposób udowodnisz zasadowość pirydyny, chinoliny, chininy? 

25. Napisz równanie reakcji 8-hydroksychinoliny z jonami bizmutu(III). 
26. Napisz równanie reakcji chinoliny z siarczanem(VI) miedzi(II). 
27. Jak wykrywamy indol? 

28. Podaj reakcje charakterystyczne dla kwasu moczowego. Na czym polega ich przebieg? 
29. Podaj przebieg reakcji Parriego dla cytozyny. 

30. Na czym polega próba mureksydowa?