Clase N° 9. Heterociclos y Grupos Funcionales. PDF

COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS Y GRUPOS FUNCIONALES Prof. Cristian Andonaire Munaico HETEROCÍCLICOS Son compuestos muy abundantes en la naturaleza, se estima que más del 50% de los compuestos naturales son heterocícliclos: vitaminas, drogas, medicamentos, etc.  HETEROCÍCLICOS Son c...

COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS Y GRUPOS FUNCIONALES Prof. Cristian Andonaire Munaico HETEROCÍCLICOS Son compuestos muy abundantes en la naturaleza, se estima que más del 50% de los compuestos naturales son heterocícliclos: vitaminas, drogas, medicamentos, etc.  HETEROCÍCLICOS Son compuestos cíclicos de Carbono, en los que uno o más átomos de carbono del anillo han sido sustituidos por un átomo diferente, como oxígeno, azufre, fósforo, etc. Pirrol Furano Tiofeno Imidazol COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS La denominación de un heterociclo consta de dos partes: Prefijo: indica el tipo de heteroátomo que contiene: oxígeno(oxa-), azufre(tia-), fósforo (fosfa-). Sufijo: indica el tamaño o tipo del anillo y si es saturado o insaturado. Oxazol Tiazol Tiofeno  Nomenclatura de Hantsch-Widman OXIRENO OXICICLOPROPANO OXIRANO Prefijos comunes Elemento Valencia Prefijo. Tamaño anillo anillo saturado del insaturado Oxígeno (II) oxa anillo Azufre (II) tia 3 ireno(N; irina) irano (N: iridina) Selenio (II) selena 4 eto Etano (N: etidina) Telurio (II) telura 5 ol olano (N: olidina) Nitrógeno (III) aza 6 ina inano (O,S,Se,Te; Fósforo (III) fosfa ano) Arsénico (III) arsa 7 epina epano Antimonio (III) stiba 8 ocina ocano Silicio (IV) sila 9 onina onano Germanio (IV) germa 10 ecina ecano Boro (III) boro COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS Existen compuestos monocíclicos (un ciclo), bicíclicos (dos ciclos) y mayores, todos ellos con gran interés para los químicos y bioquímicos. Piridina Pirimidina Purina Nicotina Cocaína Penicilina HETEROCÍCLICOS CON VARIOS HETEROÁTOMOS Existen también 4 N 3 4 N 3 4 N 3 heterocíclicos con 5 2 5 2 5 2 más de un O 1 N1 H S 1 heteroátomo. Los más importantes Oxazol Imidazol Tiazol son los azoles, estructuras 4 3 4 3 4 3 presentes en 5 N2 5 N2 5 N2 muchos fármacos y O N1 H S 1 sustancias de interés 1 biológico. Isoxazol Pirazol Isotiazol 7 CLASIFICACIÓN: ALIFÁTICOS Y AROMÁTICOS. ALIFÁTICOS: Adquieren las propiedades físicas y químicas características del heteroátomo que llevan su estructura. Pirrolidina Nitrofurano Piperidina  AROMÁTICOS: Se caracterizan por poseer una particular estabilidad y porque llevan a cabo las reacciones de sustitución con mucha más facilidad que las de adición. La mayor parte de estos compuestos presentan aromaticidad.* Piridina Pirrol Furano Tiofeno RESONANCIA ANILLOS DE 5 MIEMBROS Pirrol Furano Tiofeno  PIRROL Compuesto orgánico aromático heterocíclico, con un anillo de 5 miembros con fórmula C4H5N El pirrol tiene una muy baja basicidad comparada a otros compuestos aromáticos como la piridina.  PORFIRINAS Compuestas por grupos pirrólicos, están en la naturaleza como parte de: Grupo hemo: Hierro (porfirinas) Cobalamina: Cobalto (Corrinas) Clorofila: Magnesio (clorinas) PORFIRINAS Pirrol Grupo Hemo Porfirias Grupo de enfermedades derivadas de la alteraciones enzimáticas del grupo hemo. Guerra A, et al. Porfirias y vampirismo. Mas Dermatol. 2014;22:16-21 Porfiria eritropoyética congénita (De Günther) Fotomutilación “Drácula de Bram Stoker” (Francis Ford Eritrodoncia Coppola, 1992) USO DE LAS PORFIRINAS  TIOFENO Tiofeno fue descubierto como un contaminante en el benceno. Este y sus derivados se encuentran en el petróleo en concentraciones de 1 a 3 %. COMPUESTOS DE INTERÉS DEL TIOFENO Lornoxicam: antiinflamatorio no esteroideo Alfa-tertienilo: insecticida  FURANO Se usa principalmente como intermedio en la producción industrial de tetrahidrofurano. Producción de lacas, como disolvente para resinas y en la síntesis de productos químicos para la agricultura (insecticidas). Útil para sintetizar estabilizantes y productos farmaceúticos. Nitrofuranos, un grupo de fármacos con actividad antibacteriana, antituberculosa e incluso antitumoral.  Antimicrobiano sintético, de uso en infecciones gastrointestinales Furazolidona Nitrofurantoína Antimicrobiano de uso en infecciones de vías urinarias. Anillos de 6 miembros Piridina PIRIDINA Tiene 5 carbonos. Cada carbono tiene un doble enlace. Cada C tiene hibridación sp2. El heteroátomo es un N. Nicotina Alcaloide orgánico obtenido de la planta del tabaco. También se encuentra en el tomate, berenjena, pimiento, papa, coliflor, te (cantidades marginales). También puede obtenerse sintéticamente. Usada inicialmente como insecticida y antiparasitario. Es una droga tóxica y muy adictiva. Asociación directa con Ca Pulmón. Heterociclos de importancia biológica: alcaloides Hoja del tabaco Atropina, escopolamina: alcaloides de la Atropa belladona Atropina Alcaloide natural obtenido de la belladona. Como fármaco es usado como: Antagonista muscarínico (anticolinérgico). Dilatación pupilar. En casos de bradicardia, para acelerar ritmo cardiaco. Puede dar efectos tóxicos. ALCALOIDES Benzoilmetilecgoina PIRIMIDINA Compuesto orgánico aromático heterocíclico similar al benceno y a la piridina pero que contiene dos átomos de nitrógeno en posición 1 y 3. Derivados: timina, citosina y uracilo.  Las purinas y pirimidinas Tanto el ADN como el ARN contienen las mismas purinas: Adenina(A) y Guanina(G) Tanto el ADN como el ARN contienen la pirimidina: Citosina(C) pero difieren en la otra pirimidina. El ADN contiene Timina (T) y el ARN Uracilo(U) Purinas... NH2 O N N N HN N NH2 N N N H H Adenina(A) Guanina(G) Pirimidinas...... O NH2 O CH3 HN N HN O N O N O N H H H Timina(T) Citosina(C) Uracilo(U) ANÁLOGOS DE LA PURINA Y PIRIMIDINA Alopurinol Molécula química usada en la hiperuricemia (exceso de ácido úrico en sangre) y sus complicaciones como la gota. Isómero de la hipoxantina (purina que tenemos en el cuerpo) Inhibe la xantino oxidasa. Oxida xantina e hipoxantina para dar ácido úrico. Enrique VIII, (Rey de Inglaterra S. XVI)  Las vitaminas son compuestos heterocíclicos Hidrosolubles Liposolubles Complejo B, niacina, ácido A, D, E, K. fólico, ácido patoténico, biotina, Solubles en grasas ácido ascórbico. Resisten el calor Solubles en agua Se depositan Termosensibles No necesitan consumirse No se depositan diariamente. Consumo diario 37  "Aminas que dan vida" “...ningún animal puede sobrevivir con una mezcla de proteínas, Carbohidratos y grasas, e incluso cuando se aporta meticulosamente el material inorgánico necesario, el animal no puede prosperar. El cuerpo del animal está adaptado para vivir a partir de plantas o de otros animales, y estos contienen innumerables sustancias, además de proteínas carbohidratos y grasas. Pienso que la evolución fisiológica ha hecho que alguno de ellos sean tan esenciales como lo son los compuestos básicos de la dieta... En enfermedades como el raquitismo y en particular en el Escorbuto, sabemos desde hace mucho tiempo que existe un factor dietético; pero aunque podemos mejorar empíricamente estas enfermedades, seguimos sin saber qué falta realmente en la dieta en estos casos.” Frederick Hopkins, 1906. 38 Cofactores enzimáticos Las vitaminas y sus derivados con frecuencia sirven como cofactores enzimáticos (coenzimas) Para ser activadas algunas enzimas requieren conjugarse con el cofactor Apoenzima + Cofactor = Holoenzima Los cofactores que no se disocian de la proteína se denominan grupo prostético. Deficiencia Dan síntomas inespecíficos (anemia, problemas dermatológicos, trastornos neurológicos). Las deficiencias son raras en países desarrollados. Causas de deficiencia Inadecuado aporte en la dieta Inadecuada absorción: Obstrucción biliar (no absorción de liposolubles) Trastornos o enfermedades intestinales Anemia perniciosa, por pérdida de factor intrínseco Uso inadecuado: Pérdida de un transportador para una vitamina. Insuficiencia para convertir la vitamina en su forma activada ( ej. Coenzima) Causas de deficiencia Requerimientos incrementados, no satisfechos: Crecimiento Embarazo Lactancia Reparación de heridas y convalescencia Excreción incrementada (hemorragia, diarrea) Deficiencia inducida por drogas Eliminación de la flora Alcoholismo Interacciones de las vitaminas con otros nutrientes. Vitaminas heterociclos Formas activas Vitamina B1 Tiamina pirofosfato o tiamina trifosfato Vitamina B2 rivoflavina Flavina adenina dicnucleótido (FAD) Piridoxina Piridoxal o piridoxamina Vitamina B8 o Vitamina H Biotina Vitamina B12 Cobalamina Vitamina A Retinol, 3,4 dehidroxiretinol, 3 hidroxiretinol Vitamina E Tocoferol Vitamina K Menaquinona Vitaminas Fuente Ausencia Levadura de cerveza, pan, hígado, Beri-beri: perturbaciones B1 huevos, papa, espinaca legumbres, leche nerviosas, parálisis, muerte Levadura cerveza, hígado, huevos, Lesiones de labios, gingiva, B2 leche, carne, queso. lengua y piel. Deficiente uso de glúcidos. Levadura cerveza, hígado, huevos, Perturbaciones GI, delgadez. B6 aceite girasol, espinaca, papas, Alteraciones del SN. legumbres, plátano Hígado, riñones, huevos, ostras, almejas, Deficiencia en la formación B12 peces. de los glóbulos rojos. Naranja, limones, tomates, col gallega, Escorbuto: caída dientes, C papas, nabos, espinaca, fresa, camucamu hemorragia, anemia, infecciones y muerte. Hígado , carnes, peces, arroz, Pelagra: dermatitis, Niacina melocotones, almendras, levadura demencia, diarrea, anemia. cerveza. Vitamin Fuente Deficiencia as Hígado, leche, manteca, peces, Detención crecimiento, A legumbres verdes, zanahorias, problemas de visión, melocotón poca resistencia a infecciones. Peces, manteca, huevos Raquitismo D Osteomalacia Aceite girasol, manteca, Esterilidad, E espinaca, almendras. compromiso: cardíaco, vascular, muscular y nervioso Vegetales verdes e hígado Problemas de K coagulación y hemorragias.  No hay evidencia que la suplementación de vitaminas y minerales adicionales sea necesaria. Los pediatras deberían continuar recomendando el consumo de frutas, vegetales amarillos y verdes en niños y adolescentes, en vez de estar recomendando suplementos. Vitamin and mineral supplement requirements of healthy children in United States. Clara Jane Snipes, R. P. 1997. Las normas del departamento de agricultura de USA y del Instituto Nacional del Cáncer recomiendan comer al menos 6 frutas o verduras al día. La malnutrición es la causa más frecuente de avitaminosis en nuestro medio.  Heterociclos de importancia : fármacos antibacterianos Familia azol: usados como inhibidores de la síntesis del ADN en el tratamiento de las infecciones provocadas por protozoarios y bacterias anaeróbicas.  Heterociclos de importancia : fármacos anticonvulsivos Familia diazepinas: se usan como ansiolíticos, anticonvulsivos, hipnóticos y relajantes musculares, siendo empleados en el tratamiento de la epilepsia. GRUPOS FUNCIONALES GRUPOS FUNCIONALES  Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos presente en una molécula orgánica que determina las propiedades químicas de dicha molécula Algunas moléculas poseen más de un grupo funcional diferente, otras tienen el mismo grupo funcional repetido varias veces El grupo funcional es el principal responsable de la reactividad química del compuesto, por eso todos los compuestos que poseen un mismo grupo funcional, muestran las mismas propiedades HH HH | | etano | | H-C-C-H etanol H - C - C - OH | | | | HH HH HC G.F.  NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON GRUPOS FUNCIONALES El nombre de la cadena principal termina en un sufijo propio del grupo funcional A los criterios dados para elegir la cadena principal se antepone el de escoger aquella que contenga el grupo funcional Si hay más de un grupo funcional, el sufijo de la cadena principal es el correspondiente al grupo funcional principal, elegido según el orden de mayor a menor preferencia: ácido, éster, amida, aldehído, cetona, alcohol, amina, éter 5 4 3 2 1 CH3- CH- CH2- CO- CH3 4-metil-2-pentanona CH3 50  NOMENCLATURA GRUPO FUNCIONAL NOMBRE DE LA SUFIJO PREFIJO SERIE HOMÓLOGA (CUANDO NO ES GRUPO PRINCIPAL) - OH Alcoholes - ol hidroxi - O- Éteres - éter R- oxi Aldehídos -al formil Cetonas -ona oxo Ácidos carboxílicos -oico carboxi Ésteres -oato de - R -NH2 Aminas -amina amino Amidas -amida carbamoil  ÉTERES Son compuestos en que el oxígeno está directamente ligado a dos radicales. Fórmula general R-O-R´ Se nombran indicando los radicales alfabéticamente seguidos de la palabra éter. CH3 - O - CH3 CH3 - CH2 - O - CH3 CH3 - CH2 - O - CH2 - CH3 dimetil éter etilmetil éter dietil éter Se usan como disolventes orgánicos.  GRUPO CARBONILO El grupo carbonilo C=O forma parte de numerosas funciones orgánicas: ÁCIDOS ALDEHÍDOS CETONAS CARBOXÍLICOS ÉSTERES AMIDAS  ALDEHÍDOS Son compuestos orgánicos que presentan el grupo carbonilo, en un carbono terminal. Aldehído  (ALcohol DEsHIdrogenaDO) Fórmula general R-CHO Se nombran añadiendo al nombre del hidrocarburo la terminación AL (grupo carbonilo en un extremo) o DIAL (grupo carbonilo en dos extremos). Se usa en fabricación de resinas, plásticos, solventes, tinturas, perfumes y esencias, tienen efecto irritante y narcótico  ALDEHÍDOS O -C H aldehído CH3 | O O CH3 - CH2 - CH - CH2- C O CH3 - C CH2 = CH - CH2- C H H H etanal 3 - butenal 3-metilpentanal A ese grupo también pertenece el formaldehído o formol.  CETONAS Son compuestos orgánicos que presentan el grupo carbonilo, en un carbono secundario. Fórmula general R-CO-R´ En la nomenclatura sustitutiva, se nombran a partir del hidrocarburo del que procede, añadiendo la terminación -ONA, -DIONA, etc., e indicando la presencia del grupo carbonilo (-CO-) asignando los localizadores más bajos posibles  CETONAS O CH3 - CO - CH2 - CO - CH3 R-C CH3 - CO - CH3 R 2,4 - pentanodiona cetona propanona acetona CH3 - CO - CO - CH3 butanodiona La acetona o propanona es un compuesto que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. A temperatura ambiente se presenta como un líquido incoloro de olor característico La acetona sintetizada se usa en la fabricación de plásticos, fibras, medicamentos y otros productos químicos, así como disolvente de otras sustancias químicas. CUERPOS CETÓNICOS Se producen cuando el cuerpo utiliza las grasas en lugar de los azúcares para generar energía. En una persona con diabetes se producen cuando no hay suficiente insulina para ingresar la glucosa dentro de las células. 58  ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Son compuestos orgánicos que presentan el grupo carboxilo, en un carbono terminal. Fórmula general R-COOH. Se nombran con la palabra ácido, seguido del hidrocarburo con terminación -OICO. ácido propanoico. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS acidos-carboxilicos-8-728 60  ÉSTERES Los esteres o ésteres pueden considerarse formados por la sustitución del hidrógeno de un grupo carboxilo por una cadena carbonada. Fórmula general R-COO-R´. Se nombran cambiando la terminación –ICO del ácido por –ATO seguido del radical de cadena más corta. ÉSTERES  AMINAS Derivan del amoníaco por sustitución de hidrógeno por radicales. amoníaco NH3 amina primaria R-NH2 amina secundaria R2-NH amina terciaria R3-N Las aminas se mencionan con los nombres de los radicales y la palabra amina. CH3 – CH2 – NH2 etilamina. AMIDAS Se consideran derivadas de los ácidos orgánicos por sustitución del grupo –OH por NH2 Fórmula general R-CO-NH2. Las aminas se mencionan con el nombre del hidrocarburo y la palabra amida. CH3 – CH2 –CO - NH2 propanamida.  ALCOHOLES Son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilos (-OH) unidos directamente a átomos de carbono. Se nombran con la terminación -OL. Si el compuesto tiene dos, tres, etc., grupos - OH, se usan los prefijos diol, triol CH3 - OH Metanol  ALCOHOLES El grupo –OH le confiere su solubilidad en agua, por la formación de puentes de hidrógeno. 3,6,7-Trimetil-4-nonanol  FENOLES Son compuestos orgánicos que resultan de sustituir un átomo de hidrógeno unido a un anillo aromático por un grupo hidroxilo, - OH OH OH | OH | CH3 Cl Fenol o-metilfenol m-clorofenol 67  TIOLES Los tioles, R-SH, son análogos azufrados de los alcoholes. Los tioles se nombran por medio del sistema que se usa para los alcoholes, con el sufijo -tiol en lugar de -ol. El grupo -SH mismo se conoce como grupo mercapto. CH2 CH3 SH CH3 SH metanotiol etanotiol metilmercaptano etilmercaptano La propiedad más característica de un tiol es su olor, La raza humana es muy sensible a estos compuestos pudiendo detectar su presencia a niveles 0,02 partes de tiol en mil millones de partes de aire. El olor de los zorrillos se debe, principalmente, a algunos tioles sencillos. 68 ETANOL Materia prima de numerosos productos, como acetaldehído, éter etílico y cloroetano. Se utiliza como anticongelante, aditivo alimentario y medio de crecimiento de levaduras,. Se utiliza como disolvente Se utiliza para la esterilización de cateteres. ALCOHOLES ALCOHOLES Y ENFERMEDAD N Engl J Med 2018;378:270-80.  ALCOHOLISMO Depresor del SNC, disminuye el estado de conciencia, reduce la capacidad de respuesta y el funcionamiento cognitivo. ALCOHOLISMO  ALCOHOLISMO El alcoholismo es un enfermedad crónica, progresiva y deteriorante que se caracterizada por un deseo impetuoso y compulsivo por ingerir alcohol por la incapacidad de controlar la ingesta, afectando las esferas familiares, personales, laborales/académicas y sociales del consumidor. Como consecuencia el alcohólico hace del consumo de alcohol una actividad cada vez mas protagónica de su vida, desplazando otras actividades que antes eran prioritarias para él, a pesar de las consecuencia negativas de su consumo. CEI 10 OMS. DSM IV Asociación Psiquiatrica Americana  ALCOHOLISMO EN EL PERU Un informe de la OMS reveló que Perú es el sexto consumidor de alcohol en América Latina y advirtió sobre los efectos nocivos que estas bebidas generan en los más jóvenes. En el Perú hay 75 mil alcohólicos de entre 14 y 25 años, según datos de Cedro. Por su parte, el informe de la OMS señaló que los licores que más se consumen en el Perú son cerveza(46.8% del total de alcohol que se bebe anualmente), seguido de diversas bebidas espirituosas (47.1%) y del vino (6.1%).  ALCOHOLISMO EN EL PERU Fuente: Cedro(2015) Epidemiologia de Drogas en Población Urbana Peruana 2015 FACTORES DE RIESGO y CONSECUENCIAS Violencia Accidentes  EL SECRETO PARA CAMBIAR ES CONCENTRAR TODA TU ENERGÍA PARA LUCHAR, NO PARA LUCHAR CONTRA LO VIEJO, SINO PARA CONSTRUIR LO NUEVO. NO PUEDO ENSEÑAR NADA A NADIE, SOLO LOS PUEDO HACER PENSAR.