Amini i alkaloidi

Uvod

Jedan od lijekova koji služe za sprječavanje prekomjernog lučenja sekreta iz nosa, kao i pročišćavanje nosne šupljine od već postojećeg sekreta, heterociklički je amin poznat pod imenom nafazolin.

Djelovanje nafazolina nastupa brzo, unutar pet minuta od ukapavanja u nos, smanjenjem nabreklosti nosne sluznice i nosnog otvora, povećanjem protoka zraka kroz nosnice, olakšanom drenažom sinusa i otklanjanjem osjećaja začepljenosti.

Amini

Amini su skupina organskih spojeva koje smatramo derivatima amonijaka (NH3) u kojemu su na atom dušika umjesto atoma vodika vezane jedna, dvije ili tri alkilne (ili arilne) skupine. U nekim je aminima atom dušika sastavni dio prstena pa te amine svrstavamo i u skupinu heterocikličkih spojeva. S obzirom na broj ugljikovodičnih skupina vezanih na atom dušika, razlikujemo
primarne, sekundarne i tercijarne amine:

Zbog jednoga nepodijeljenog elektronskog para oblik je molekule amina kao i kod molekule amonijaka trigonska piramida. Na atom dušika mogu biti vezane i četiri alkilne ili arilne skupine. Tada je on pozitivno nabijen, struktura se naziva kvaterni (4°) amonijev ion i ima tetraedarski oblik.

Amini su skupina organskih spojeva bazičnih svojstava koji sadrže jedan ili više atoma dušika u molekuli. NH2-skupina naziva se amino-skupinom i ona je funkcionalna skupina primarnih
amina. Najjednostavniji je predstavnik ove skupine spojeva metilamin.

Problemsko pitanje

Adrenalin je prvi hormon izoliran u čistom stanju. Luče ga nadbubrežne žlijezde, a pojačava brzinu i dubinu disanja, srčanu aktivnost, te povećava snagu i izdržljivost mišića. Pogledajte strukturu molekule adrenalina i navedite funkcionalne skupine.

Nomenklatura amina

Primarni amini obično se imenuju kao alkilamini ili arilamini. U imenu simetričnih sekundarnih i tercijarnih amina (jednake alkilne skupine) ispred imena alkilnih skupina upotrebljavaju se prefiksi di- i tri-. U slučaju neidentičnih supstituenata oni se navode abecednim redom.

Sustavna imena amina izvode se slično nomenklaturi alkohola. Najdulji neprekinuti lanac ugljikovih atoma za koji je vezana aminoskupina (-NH2) određuje osnovno ime. Na kraju osnovnoga imena dodaje se nastavak amin i broj koji označuje položaj aminoskupine na lancu. Predmetak N- upotrebljava se za svaki supstituent na atomu dušika, a ostali supstituenti na ugljikovu lancu označuju se brojem.

Ako aminoskupina nije jedina funkcijska skupina u molekuli, nego uz nju u molekuli postoje skupine višega prioriteta (primjerice hidroksilna, ili karbonilna ili karboksilna skupina), takva skupina obilježava se najmanjim brojem, a aminoskupina imenuje se predmetkom amino.

Fizikalna svojstva amina

Amini malih relativnih molekulskih masa su, kao i amonijak, plinovi pri sobnoj temperaturi, dok su amini većih molekulskih masa tekućine ili čvrste tvari. Amini s malom relativnom molekulskom masom imaju neugodan miris sličan amonijaku, dok amini s većom molekulskom masom mirišu kao pokvarena riba.

Vrelišta amina viša su od vrelišta odgovarajućih alkana, ali niža od vrelišta odgovarajućih alkohola. Manje polarna priroda amina (vidi mapu elektrostatskoga potencijala etilamina), u usporedbi s alkoholima, uzrokuje slabiju vodikovu vezu među molekulama.

Amini su dobro topljivi u vodi jer, slično alkoholima, tvore vodikove veze s molekulama vode. Topljivost amina u vodi smanjuje se povećanjem relativne molekulske mase zbog povećanja hidrofobnog dijela molekule.

Koje su još vodikove veze, osim navedene, moguće između molekula vode i primarnih, odnosno sekundarnih amina?

Kemijska svojstva amina

Slično amonijaku, amini su bazični spojevi. Bazično svojstvo amina potječe od slobodnog elektronskog para na atomu dušika. Oni stoga reagiraju sa svim spojevima koji mogu otpustiti ion H+. Promotrite reakciju metilamina s vodom.

[latex]CH_3NH_2+H_2O\rightleftharpoons CH_3NH^+_3+OH^-[/latex]

[latex]K_b=\frac{\lbrack CH_3NH^+_3\rbrack\cdot\lbrack OH^-\rbrack}{\lbrack CH_3NH_2\rbrack}[/latex]

[latex]pK_b=\frac{-\log K_b}{mol\enspace dm^{-3}}[/latex]

Vrijednosti Kb većine amina su male (oko 10–3 i manje), stoga je ravnoteža te reakcije pomaknuta ulijevo i najčešće se izražavaju kao njihov negativni logaritam, vrijednostima pKb. Premda su amini slabe baze, oni su od svih organskih spojeva najjače baze.

U reakciji amina s anorganskim ili organskim kiselinama nastaju soli.

[latex]CH_3NH_2+HCl\rightleftharpoons CH_3NH^+_3Cl^-[/latex]

[latex]CH_3NH_2+CH_3COOH\rightleftharpoons CH_3NH^+_3CH_3COO^-[/latex]

Amini se mogu pripraviti brojnim metodama. Uobičajeno, sinteza amina počinje iz amonijaka u koji se uvodi alkilna skupina. Takvim se postupkom amonijak prevodi u primarni amin, primarni se amin prevodi u sekundarni, a sekundarni u tercijarni amin.

Amini u svakodnevnome životu

U svakodnevnome životu često se susrećemo s prirodnim i sintetski dobivenim aminima. Najčešće su to složeni heterociklički spojevi sastavljeni od dvaju ili više prstena. Primjerice, aminima pripadaju neki neurotransmitori, hormoni, alkaloidi, lijekovi i sintetičke boje, a ulaze u sastav i složenih struktura kao što su bjelančevine i nukleinske kiseline. Među biološki bitnim aminima treba istaknuti adrenalin, dopamin, serotonin i histamin.

Svi prikazani spojevi imaju ulogu neurotransmitera. Više o neurotransmiterima možete pronaći na mrežnom mjestu 1. Istražite koji se od prikazanih spojeva ubrajaju u tzv. hormone sreće te zašto se tako nazivaju.

Alkaloidi

U prirodi, posebno u biljnom svijetu, postoji velik broj organskih spojeva bazičnih svojstava koji sadrže atome dušika. Tu skupinu spojeva zovemo zajedničkim imenom alkaloidi. Alkaloidi u prirodi nastaju većinom iz aminokiselina.

Većina alkaloida otrovni su spojevi, gorka okusa i s izrazitim farmakološkim učinkom pa se mogu korisno upotrijebiti u medicinske svrhe, ali se, na žalost, vrlo često i zloupotrebljavaju.

U svakodnevnom životu vjerojatno su najviše korišteni alkaloidi kafein i nikotin.

Kafein se nalazi u kavi, čaju te kao dodatak u nekim bezalkoholnim pićima (Coca-cola). Pobuđuje središnji živčani sustav, povećava stanje budnosti i djeluje na rad srca. Kafein je najprisutnija psihoaktivna tvar na svijetu. Samo u SAD-u ovu tvar u kavi i gaziranim napitcima koji sadrže kafein, konzumira 80 % odrasle populacije. Prosječni konzument dnevno unese 280 mg, što odgovara količini sadržanoj u tri šalice kave. Umjereno unošenje kafeina u organizam nema većih štetnih posljedica. Smrtonosna količina kafeina za odraslu osobu je oko 10 g.

Nikotin, koji se u prirodi nalazi u lišću duhana, a unosi se u organizam pušenjem ili rjeđe žvakanjem, znatno je otrovniji od kafeina. Unos nikotina potiče lučenje dopamina u mozgu, neurotransmitora odgovornoga za osjećaj sreće i zadovoljstva. Nikotin za sedam sekunda od udisanja dima cigarete stiže do mozga, a stalnim pušenjem održava povišenu koncentraciju dopamina, čime stvara jaku psihičku i fizičku ovisnost. Pušenje je ovisnost s višestrukim posljedicama. Smrtonosna količina nikotina za odraslu osobu je oko 50 mg (ako uđe u krvotok).

Izolacija kafeina iz indijskog čaja

Priredio: Antun Kučak

Izolacija piperina iz papra

Priredio: Antun Kučak

Prvi alkaloid izoliran u čistom kristalnom obliku bio je morfin. Izolirao ga je Friedrich Wilhelm Sertürner godine 1805. Odredivši bazični karakter izoliranih kristala, Setürner ih je nazvao biljnim alkalijama. Naziv alkaloidi prvi je koristio ljekarnik Meissner godine 1818. Od tada se svi spojevi sličnih bazičnih svojstava nazivaju alkaloidima. Osušeni sok iz maka, opijum, sadrži niz alkaloida, od kojih ima najviše morfina.

Ime je dobio zbog uspavljujućeg djelovanja (po Morfeju, rimskom bogu sna). Svi dijelovi maka, uključujući i sjemenke, sadrže morfin, jedan od mnogih farmakološki aktivnih amina.

Jedemo li kruh ili kolač sa sjemenkama maka, možemo u organizam unijeti toliko morfina da tjelesne tekućine daju pozitivni test na morfin. Morfin se koristi u medicini kao vrlo dobro sredstvo protiv bolova (analgetik). Uzrokuje ovisnost (adikciju) pa se primjenjuje samo u terapiji jakih bolova.