Kinins opbygning

Hej! Jeg vedhæfter lige et billede herunder, som highlighter de strukturelle træk af quinin;

Du har fat i rigtig mange af de rigtige begreber og grupper! Grundringen i molekylet er det vi kalder en quinolin ring, hvilken netop er en pyridin fusioneret med en benzenring. På 6-positionen er der en methoxygruppe, hvilket ganske rigtigt er en ether. Der er ligeledes en hydroxygruppe som du nævner, og så er der en lidt speciel anden ring som indeholder en amin. Det er en bicyklisk tertiær amin som har trivialnavnet quinuclidin (kan man kun vide på baggrund af udenadslære :) ) og på denne sidder en terminal alken (det er lidt op til den enkelte lærer, om man tæller alkener/alkyner med som funktionelle grupper, men idet de dikterer reaktiviteten af molekylet, så bør man gøre det!).

Polaritet er jo en lidt abstrakt størrelse, og man bør inkludere helet strukturen og alle funktionelle grupper, når man skal udtale sig om, hvorvidt et molekyle er i den polære eller upolære ende. Umiddelbart når man lige kigger på strukturen, synes jeg overordnet set at det ser ret upolært ud. Det eneste der rigtigt stikker ud er den frie hydroxygruppe. Der er naturligvis tre andre heteroatomer (ét andet oxygen og to nitrogener), som vil øge polariteten. Man har fundet logP for quinin til ca. 2.5, hvilket også indikere, at molekylet overvejende blander sig med upolære opløsningsmidler (1-octanol er referencen for logP -  ved ikke om du har hørt om logP, ellers må du endelig spørge!).

Slutteligt har vi stereokemien, som er ganske kompleks i det her tilfælde. Der er faktisk 5 kirale centre i alt pga. asymmetrien i molekylet. Quinuclidinringen er speciel, fordi den er asymmetrisk substitueret, og derfor vil både brohoved nitrogenet og carbonatomet anses for at være kirale centre (andre atomer end carbon kan også være kirale centre, så længe de har den korrekte geometri og asymmetri - fx er nitrogen, phosphor og svovl ofte kirale centre!). MEN fordi det er en bicyklisk gruppe, så skal carbonbroen (på 2 carbon) mellem dem være orienteret samme vej i rummet (ellers ville man få en umulig og ekstremt højenergisk konfiguration) - derfor har quinuclidinringen kun officielt 1 asymmetrisk center, fordi de to atomer er indbyrdes afhængig mht. rumlig orientering :)

Så: I alt har vi 4 kirale centre, hvilket giver 4² = 16 stereoisomere former (den farmakologisk aktive konfiguration er den der er tegnet på billedet ovenfor).

Håber det kan hjælpe - du må endelig spørge igen hvis noget skal uddybes :)

Der er 4 chirale centre.

Det der =N- hedder en imin.

Der findes flere typer hydroxygrupper, så skriv i stedet at det er en alkohol.

Alken er også en funktionel gruppe.

Mht ringene, så er den med N ikke en benzenring, men den anden er. Begge ringe er dog aromatiske ringe. Den med N er en pyridin. Tilsammen hedder de to ringe quinolin.

#1 Nå ja, jeg overså the chirale center i nitrogen. Så i alt 5 chirale centre, hvoraf 1 af dem er umulig i praksis som du siger.

Mht polaritet så bruger man i gymnasiet 4:1 tommelfingerreglen (4 carbon per elektronegativt atom, fx O/N). Her er de i forholdet 20:4 = 5:1, så carbon "vinder" og det er upolært. Men det er som sagt også vigtigt at se på den generelle struktur.

#1

Hej! Jeg vedhæfter lige et billede herunder, som highlighter de strukturelle træk af quinin;

Du har fat i rigtig mange af de rigtige begreber og grupper! Grundringen i molekylet er det vi kalder en quinolin ring, hvilken netop er en pyridin fusioneret med en benzenring. På 6-positionen er der en methoxygruppe, hvilket ganske rigtigt er en ether. Der er ligeledes en hydroxygruppe som du nævner, og så er der en lidt speciel anden ring som indeholder en amin. Det er en bicyklisk tertiær amin som har trivialnavnet quinuclidin (kan man kun vide på baggrund af udenadslære :) ) og på denne sidder en terminal alken (det er lidt op til den enkelte lærer, om man tæller alkener/alkyner med som funktionelle grupper, men idet de dikterer reaktiviteten af molekylet, så bør man gøre det!).

Polaritet er jo en lidt abstrakt størrelse, og man bør inkludere helet strukturen og alle funktionelle grupper, når man skal udtale sig om, hvorvidt et molekyle er i den polære eller upolære ende. Umiddelbart når man lige kigger på strukturen, synes jeg overordnet set at det ser ret upolært ud. Det eneste der rigtigt stikker ud er den frie hydroxygruppe. Der er naturligvis tre andre heteroatomer (ét andet oxygen og to nitrogener), som vil øge polariteten. Man har fundet logP for quinin til ca. 2.5, hvilket også indikere, at molekylet overvejende blander sig med upolære opløsningsmidler (1-octanol er referencen for logP -  ved ikke om du har hørt om logP, ellers må du endelig spørge!).

Slutteligt har vi stereokemien, som er ganske kompleks i det her tilfælde. Der er faktisk 5 kirale centre i alt pga. asymmetrien i molekylet. Quinuclidinringen er speciel, fordi den er asymmetrisk substitueret, og derfor vil både brohoved nitrogenet og carbonatomet anses for at være kirale centre (andre atomer end carbon kan også være kirale centre, så længe de har den korrekte geometri og asymmetri - fx er nitrogen, phosphor og svovl ofte kirale centre!). MEN fordi det er en bicyklisk gruppe, så skal carbonbroen (på 2 carbon) mellem dem være orienteret samme vej i rummet (ellers ville man få en umulig og ekstremt højenergisk konfiguration) - derfor har quinuclidinringen kun officielt 1 asymmetrisk center, fordi de to atomer er indbyrdes afhængig mht. rumlig orientering :)

Så: I alt har vi 4 kirale centre, hvilket giver 4² = 16 stereoisomere former (den farmakologisk aktive konfiguration er den der er tegnet på billedet ovenfor).

Håber det kan hjælpe - du må endelig spørge igen hvis noget skal uddybes :)

Tusinde tak!! Hvad er det, der gør aminen til bicyklisk? Har prøvet at søge lidt frem og tilbage, og det bedste svar jeg finder, er at det er forbindelser, der er sammensat af to eller tre ringe, men har svært ved at se, hvor der skulle sidde ringe henne?

Hvad angår det upolære/polære, så har min kemilærer snakket om at tage udgangspunkt i hydrofile og hydrofobe grupper, når jeg skal afgøre det. Kan det passe, at alle grupper er hydrofobe pånær OH, som er hydrofil?

Ift. isomerien, så er jeg ikke helt sikker på, at jeg forstår? Jeg har kun kemi på B-niveau, så kan det forklares på et lidt mere simpelt niveau?

Hvad er det, der gør aminen til bicyklisk?

I organisk kemi er der flere forskellige muligheder mht. struktur, når man snakker om polycykliske eller bicykliske ringsystemer. Bicykliske forbindelser består i sin kemiske natur af to ringe som på en eller anden måde er bundet sammen. Der er overordnet set tre måder, hvormed ringe kan bindes sammen;

Jeg er ikke sikker på de danske betegnelser, men vi kan altså have fused, spiro og bridged bicykliske forbindelser. Sammenligner du quinuclidins struktur med de eksempler der er givet ovenfor, er det ret tydeligt at det er en bridged forbindelse, fordi der 'er en bro' som kæder molekylet sammen. Hvis du fx fjernede én af de broer fra carbon til nitrogen (som i sig selv udgør 2 carbon), så vil man bare ende med pyrrolidin som er en simpel seksleddet ring. Fused (el. fusionerede) ringe kan man se som to selvstændige ringe, som er blevet anneleret på to atompositioner. Spiro forbindelser har derimod kun én atomposition som de to ringe deler.

NB: Der er meget flottere og mere officielle definitioner på disse forskellige typer systemer, så jeg vil anbefale at du kigger på fx Wiki eller IUPAC, hvis du er interesseret, fx:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bicyclic_molecule
https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_163.htm

Kan det passe, at alle grupper er hydrofobe pånær OH, som er hydrofil?

Nej ikke helt. Alle C-X og C=X bindinger, hvor X kan være oxygen, nitrogen (og andre atomer der er betydeligt mere elektronegative end carbon) vil til en vis grad være polariserede. Det giver anledning til partielle ladninger på atomerne i bindinger og derved bidrager det også til et overordnet molekylært dipolmoment, som gør molekylet mere polært (det kan bedre interagere med tilsvarende polære solventer, som fx vand). Derfor vil både quinolinringen, quinuclidinringen og methoxygruppen øge polariteten af molekylet. Dog er der et betydeligt stort carbonskelet i molekylet, og som vi så før, så er LogP = 2.5, så overordnet set er det er dominerende upolært molekyle :)

Jeg har kun kemi på B-niveau, så kan det forklares på et lidt mere simpelt niveau?

Det kan jeg godt forstå, stereokemi er et af de mere abstrakte koncepter (ligegyldigt hvad niveau :) ). Jeg har prøvet at lave en tegning herunder som forhåbentlig kan løfte sløret lidt mere;

Det er simpelthen ikke muligt i praksis at have en geometri, hvor bindingerne fra de to brohovedatomer går i modsat retning (de er indbyrdes afhængige mht. rumlig orientering). Derfor kan man se bort fra de to nederste enantiomere, fordi de ikke eksistere i praksis ("kun på papiret"). Så der er kun to enantiomere når man kigger på selve quinuclidinringen, og derfor siger man, at ringen kun udgør ét kiralt center med to stereoisomere muligheder :)

#5

Hvad er det, der gør aminen til bicyklisk?

I organisk kemi er der flere forskellige muligheder mht. struktur, når man snakker om polycykliske eller bicykliske ringsystemer. Bicykliske forbindelser består i sin kemiske natur af to ringe som på en eller anden måde er bundet sammen. Der er overordnet set tre måder, hvormed ringe kan bindes sammen;

Jeg er ikke sikker på de danske betegnelser, men vi kan altså have fused, spiro og bridged bicykliske forbindelser. Sammenligner du quinuclidins struktur med de eksempler der er givet ovenfor, er det ret tydeligt at det er en bridged forbindelse, fordi der 'er en bro' som kæder molekylet sammen. Hvis du fx fjernede én af de broer fra carbon til nitrogen (som i sig selv udgør 2 carbon), så vil man bare ende med pyrrolidin som er en simpel seksleddet ring. Fused (el. fusionerede) ringe kan man se som to selvstændige ringe, som er blevet anneleret på to atompositioner. Spiro forbindelser har derimod kun én atomposition som de to ringe deler.

NB: Der er meget flottere og mere officielle definitioner på disse forskellige typer systemer, så jeg vil anbefale at du kigger på fx Wiki eller IUPAC, hvis du er interesseret, fx:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bicyclic_molecule
https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_163.htm

Kan det passe, at alle grupper er hydrofobe pånær OH, som er hydrofil?

Nej ikke helt. Alle C-X og C=X bindinger, hvor X kan være oxygen, nitrogen (og andre atomer der er betydeligt mere elektronegative end carbon) vil til en vis grad være polariserede. Det giver anledning til partielle ladninger på atomerne i bindinger og derved bidrager det også til et overordnet molekylært dipolmoment, som gør molekylet mere polært (det kan bedre interagere med tilsvarende polære solventer, som fx vand). Derfor vil både quinolinringen, quinuclidinringen og methoxygruppen øge polariteten af molekylet. Dog er der et betydeligt stort carbonskelet i molekylet, og som vi så før, så er LogP = 2.5, så overordnet set er det er dominerende upolært molekyle :)

Jeg har kun kemi på B-niveau, så kan det forklares på et lidt mere simpelt niveau?

Det kan jeg godt forstå, stereokemi er et af de mere abstrakte koncepter (ligegyldigt hvad niveau :) ). Jeg har prøvet at lave en tegning herunder som forhåbentlig kan løfte sløret lidt mere;

Det er simpelthen ikke muligt i praksis at have en geometri, hvor bindingerne fra de to brohovedatomer går i modsat retning (de er indbyrdes afhængige mht. rumlig orientering). Derfor kan man se bort fra de to nederste enantiomere, fordi de ikke eksistere i praksis ("kun på papiret"). Så der er kun to enantiomere når man kigger på selve quinuclidinringen, og derfor siger man, at ringen kun udgør ét kiralt center med to stereoisomere muligheder :)

Det giver lidt bedre mening nu, tak! Men er stadig lidt i tvivl, om de chirale centre, du skriver, at der er 5, men kun 4 er mulige. Hvilket af de fem på tegningen øverst, er den som ikke er mulig? Og ift. stereoisomerien, så er jeg forvirret hvad det er, der gør det til stereoisomeri frem for strukturisomeri, og er der så tale om geometrisk, spejl eller diastereomeri?

#5

Hvad er det, der gør aminen til bicyklisk?

I organisk kemi er der flere forskellige muligheder mht. struktur, når man snakker om polycykliske eller bicykliske ringsystemer. Bicykliske forbindelser består i sin kemiske natur af to ringe som på en eller anden måde er bundet sammen. Der er overordnet set tre måder, hvormed ringe kan bindes sammen;

Jeg er ikke sikker på de danske betegnelser, men vi kan altså have fused, spiro og bridged bicykliske forbindelser. Sammenligner du quinuclidins struktur med de eksempler der er givet ovenfor, er det ret tydeligt at det er en bridged forbindelse, fordi der 'er en bro' som kæder molekylet sammen. Hvis du fx fjernede én af de broer fra carbon til nitrogen (som i sig selv udgør 2 carbon), så vil man bare ende med pyrrolidin som er en simpel seksleddet ring. Fused (el. fusionerede) ringe kan man se som to selvstændige ringe, som er blevet anneleret på to atompositioner. Spiro forbindelser har derimod kun én atomposition som de to ringe deler.

NB: Der er meget flottere og mere officielle definitioner på disse forskellige typer systemer, så jeg vil anbefale at du kigger på fx Wiki eller IUPAC, hvis du er interesseret, fx:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bicyclic_molecule
https://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_163.htm

Kan det passe, at alle grupper er hydrofobe pånær OH, som er hydrofil?

Nej ikke helt. Alle C-X og C=X bindinger, hvor X kan være oxygen, nitrogen (og andre atomer der er betydeligt mere elektronegative end carbon) vil til en vis grad være polariserede. Det giver anledning til partielle ladninger på atomerne i bindinger og derved bidrager det også til et overordnet molekylært dipolmoment, som gør molekylet mere polært (det kan bedre interagere med tilsvarende polære solventer, som fx vand). Derfor vil både quinolinringen, quinuclidinringen og methoxygruppen øge polariteten af molekylet. Dog er der et betydeligt stort carbonskelet i molekylet, og som vi så før, så er LogP = 2.5, så overordnet set er det er dominerende upolært molekyle :)

Jeg har kun kemi på B-niveau, så kan det forklares på et lidt mere simpelt niveau?

Det kan jeg godt forstå, stereokemi er et af de mere abstrakte koncepter (ligegyldigt hvad niveau :) ). Jeg har prøvet at lave en tegning herunder som forhåbentlig kan løfte sløret lidt mere;

Det er simpelthen ikke muligt i praksis at have en geometri, hvor bindingerne fra de to brohovedatomer går i modsat retning (de er indbyrdes afhængige mht. rumlig orientering). Derfor kan man se bort fra de to nederste enantiomere, fordi de ikke eksistere i praksis ("kun på papiret"). Så der er kun to enantiomere når man kigger på selve quinuclidinringen, og derfor siger man, at ringen kun udgør ét kiralt center med to stereoisomere muligheder :)

Jeg har lavet nogle forsøg, og skulle stille nogle reaktioner op. Den første reaktion handler om, at kinin er basisk og tungtopløseligt i vand, men at når man tilsætter saltsyre, så bliver der dannet en ionforbindelse, som er opløselig i vand. Kan du se, om jeg har skrevet reaktionen rigtigt op?

C₂₀H₂₄N₂O_2(s)+HCl_(aq) --> C₂₀H₂₅(N₂⁺)O_2(aq)-->Cl^-_(aq)

Jeg skulle også lave en titrering, hvor jeg tildryppede NaOH i produktet af reaktionen ovenover. Der har jeg opskrevet denne reaktion, men er ikke helt sikker på, om den er rigtig:

C₂₀H₂₅(N₂⁺)O_2(aq)+OH^---> C₂₀H₂₄N₂O_2(aq)+H₂O_(l)

Hvilket af de fem på tegningen øverst, er den som ikke er mulig? Og ift. stereoisomerien, så er jeg forvirret hvad det er, der gør det til stereoisomeri frem for strukturisomeri, og er der så tale om geometrisk, spejl eller diastereomeri?

Det er ikke de kirale centre der så at sige ikke er mulige, derimod de to kirale centret indbyrdes konfigurationer. De to stereoisomere former nederst på figuren (i den boks med den røde tekst) har geometrier, som strukturelt er utænkelige, fordi broen mellem de to kirale atomer vil være usat for så meget strain, at såden en geometri ikke er mulig i praksis. Strain er det engelske ord man bruger for at beskrive strukturer med høj energi som derfor nødvendigvis også må være ustabile/reaktive. Man kan løst oversætte strain til "spænding" på dansk (men kun meget løst! :) ). I dette tilfælde er der så meget strain/spænding, at de to viste geometrier (som er hinandens enantiomere) ikke er "fornuftige" strukturer :)

Kan du se, om jeg har skrevet reaktionen rigtigt op?

Hmm altså det er rigtigt at du får C₂₀H₂₅N₂O₂⁺, men er i tvivl om, hvorfor du har en ekstra pil hen til chlorid. Desuden ville jeg ikke skrive (s) = solid for quinin, da du jo har opløst det for at reaktionen kan ske i vandig opløsning, så jeg ville ændre det til (aq). Jeg ville personligt nok også bruge strukturformler i stedet for molekylformler, for eksplicit at indikere hvor i molekylet man protonerer (hvad er det mest basiske atom?).

I din anden reaktion er jeg helt enig, bare husk (aq) for hydroxid for at være helt konsistent :)

#8

Hvilket af de fem på tegningen øverst, er den som ikke er mulig? Og ift. stereoisomerien, så er jeg forvirret hvad det er, der gør det til stereoisomeri frem for strukturisomeri, og er der så tale om geometrisk, spejl eller diastereomeri?

Det er ikke de kirale centre der så at sige ikke er mulige, derimod de to kirale centret indbyrdes konfigurationer. De to stereoisomere former nederst på figuren (i den boks med den røde tekst) har geometrier, som strukturelt er utænkelige, fordi broen mellem de to kirale atomer vil være usat for så meget strain, at såden en geometri ikke er mulig i praksis. Strain er det engelske ord man bruger for at beskrive strukturer med høj energi som derfor nødvendigvis også må være ustabile/reaktive. Man kan løst oversætte strain til "spænding" på dansk (men kun meget løst! :) ). I dette tilfælde er der så meget strain/spænding, at de to viste geometrier (som er hinandens enantiomere) ikke er "fornuftige" strukturer :)

Kan du se, om jeg har skrevet reaktionen rigtigt op?

Hmm altså det er rigtigt at du får C₂₀H₂₅N₂O₂⁺, men er i tvivl om, hvorfor du har en ekstra pil hen til chlorid. Desuden ville jeg ikke skrive (s) = solid for quinin, da du jo har opløst det for at reaktionen kan ske i vandig opløsning, så jeg ville ændre det til (aq). Jeg ville personligt nok også bruge strukturformler i stedet for molekylformler, for eksplicit at indikere hvor i molekylet man protonerer (hvad er det mest basiske atom?).

I din anden reaktion er jeg helt enig, bare husk (aq) for hydroxid for at være helt konsistent :)

Tusinde tak, du har været en kæmpe hjælp!