A Carbonyl Group An Acyl Group 8 2014

A Carbonyl Group An Acyl Group נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 2

Two Classes of Carbonyl Compounds These carbonyl compounds have a group that can be substituted by another group. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 3

Two Classes of Carbonyl Compounds These carbonyl compounds do not have a group that can be substituted by another group. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 4

The Class to which a Carbonyl Group Belongs Depends on the Basicity of the Group Attached to the Acyl Group © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 5

A Carboxyl Group נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 6

Nomenclature of Carboxylic Acids נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 7

Nomenclature of Carboxylic Acids In systematic nomenclature, the carbonyl carbon is C-1. In common nomenclature, the carbon next to the carbonyl is the alpha-carbon. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 8

Nomenclature of Carboxylic Acids נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 9

Nomenclature of Carboxylic Acids נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 10

Nomenclature of Acyl Halides (Acyl Chlorides and Acyl Bromides) נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 11

Nomenclature of Esters state the substituent attached to the O delete “ic acid” add “ate” נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 12

Nomenclature of Carboxylate Ion Salts נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 13

Nomenclature of Carboxylate Ions נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 14

Nomenclature of Lactones (Cyclic Esters) נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 15

Nomenclature of Amides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 16

Nomenclature of Amides The substituent attached to the nitrogen is stated first. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 17

Nomenclature of Lactams (Cyclic Amides) נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 18

Derivatives of Carbonic Acid נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 19

The Structure of a Carbonyl Compound נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 20

The Orbitals Used in Carbonyl Group Formation נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 21

Resonance Contributors Esters, carboxylic acids, and amines have two resonance contributors. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 22

The Carbonyl Carbon is an Electrophile נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 23

A Nucleophilic Addition–Elimination Reaction נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 24

If the Incoming Nucleophile (Z) is a Stronger Base Than the Base in the Reactant (Y) The weakest base is eliminated from the tetrahedral intermediate. If the incoming nucleophile (Z) is a stronger base than the base in the reactant (Y), a new product will be formed. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 25

If the Incoming Nucleophile (Z) is a Weaker Base Than the Base in the Reactant (Y) The weakest base is eliminated from the tetrahedral intermediate. If the incoming nucleophile (Z) is a weaker base than the base in the reactant (Y), the reactants will be reformed. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 26

If the Two Groups Have Similar Basicities A mixture of reactants and products is obtained. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 27

When a Nucleophile Attacks a Carbon, The Weakest Bond Breaks When a nucleophile attacks an alkyl halide, the sigma bond breaks. When a nucleophile attacks a carbonyl compound, the pi bond breaks. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 28

The Relative Reactivities Depend on the Basicity of the Substituent Attached to the Leaving Group נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 29

A Weak Base Makes Formation of the Tetrahedral Intermediate Faster נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 30

A Weak Base Makes Elimination from the Tetrahedral Intermediate Faster נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 31

A Carboxylic Acid Derivative Can Be Converted Only into a Less Reactive Carboxylic Acid Derivative נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 32

Reaction with a Negatively Charged Nucleophile נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 33

Reaction with a Neutral Nucleophile נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 34

Reactions of Acyl Chlorides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 35

The Mechanism נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 36

Two Equivalents of Amine are Required נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 37

The Reaction of an Ester with Water a hydrolysis reaction is a reaction with water that converts one compound into two compounds נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 38

The Reaction of an Ester with an Alcohol an alcoholysis reaction is a reaction with an alcohol that converts one compound into two compounds נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 39

The Reaction of an Ester with an Amine an aminolysis reaction is a reaction with an amine that converts one compound into two compounds נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 40

The Carbonyl Oxygen is the Oxygen That is Protonated The acid protonates the atom with the greatest electron density. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 41

The Resonance Contributors Show That the Carbonyl Oxygen Has the Greatest Electron Density נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 42

The Mechanism for the Acid-Catalyzed Hydrolysis of an Ester 43 © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 -

Use Excess Water to Drive the Reaction to the Right נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 44

Transesterification is Catalyzed by Acid (use excess alcohol to drive the reaction to the right) נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 45

Protonation Makes the Carbonyl Group More Susceptible to Nucleophilic Addition נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 46

Protonation Makes the Leaving Group a Better Leaving Group נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 47

The Mechanism for Hydrolysis of an Ester with a Tertiary Alkyl Group רשות נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 48

The Mechanism for Hydroxide-Ion Promoted Hydrolysis of an Ester נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 49

Acid-Catalyzed Ester Hydrolysis is Reversible Hydroxide Ion-Promoted Ester Hydrolysis is Irreversible נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 50

Reaction with an Alcohol Can Be Catalyzed by an Alkoxide Ion נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 51

Reaction of a Carboxylic Acid with an Alcohol The reaction is catalyzed by acids. Excess alcohol drives the reaction to the right. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 52

Saturated and Unsaturated Fatty Acids נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 55

Fats and Oils are Formed by Esterifying Glycerol with Fatty Acids נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 56

Fats and Oils The fatty acid chains pack more tightly together in fats. Fats are solids at room temperature. Oils are liquids at room temperature. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 57

Hydrolysis of Fat or Oil in a Basic Solution Forms a Soap A soap is a sodium or potassium salt of a fatty acid. The reaction is called saponification. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 58

Common Soaps נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 59

A Micelle Long-chain carboxylate ions form micelles. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 60

Phosphoglycerides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 61

A Cell Membrane © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 62

An Enzyme in Snake Venom Catalyzes the Hydrolysis of Phospholipids הממברנה של כדוריות דם אדומות מתפרקת 63 © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 -

Reaction of a Carboxylic Acid with an Amine A carboxylic acid is an acid an amine is a base, so an acid-base reaction occurs. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 64

Heating the Product of the Acid–Base Reaction Forms an Amide נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 65

The Structure of an Amino Acid An amino acid can never exist as an uncharged compound. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 66

The p. I of Alanine The isoelectric point (p. I) of an amino acid is the p. H at which it has no net charge. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 67

A Tripeptide נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 68

A Polypeptide Chain The squares indicate the plane of each peptide bond. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 69

Mild Oxidation of a Thiol נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 70

The Mechanism נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 71

Reduction of a Disulfide נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 72

Oxidation of Cysteine Forms Cystine נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 73

Disulfide Bridges Disulfide bridges contribute to the overall shape of the protein. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 74

Straight and Curly Hair 75 © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 -

Insulin has • two interchain disulfide bridges and • one intrachain disulfide bridge. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 76

The α-Helix The α-helix is stabilized by hydrogen bonds. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 77

β-Pleated Sheets נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 78

The Secondary Structure of a Protein נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 79

Stabilizing Interactions © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 80

The Quaternary Structure of Hemoglobin The individual chains are called subunits. © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 81

Amides Do Not Undergo Nucleophilic Addition–Elimination Reactions (unless the reaction is acid catalyzed) נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 82

Why Amides Do Not Undergo Nucleophilic Addition Reactions נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 83

Amides React with Water and Alcohols if an Acid Catalyzed is Added נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 84

The Mechanism for the Acid-Catalyzed Hydrolysis of an Amide נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 85

The Weakest Base is the Best Leaving Group A protonated amino group is a weaker base than hydroxide ion. An amino group is a stronger base than hydroxide ion. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 86

Amide Hydrolysis Can Be Promoted by Hydroxide Ion נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 87

The Mechanism for Hydroxide-Ion-Promoted Hydrolysis of an Ester נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 88

Nomenclature of Nitriles נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 89

Acid-Catalyzed Hydrolysis of a Nitrile נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 90

The Mechanism נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 91

Synthesis of a Carboxylic Acid נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 92

Synthesis of a Primary Amine נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 93

An Acid Anhydride is Formed When Water is Lost from Two Molecules of a Carboxylic Acid נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 94

Nomenclature of Acid Anhydrides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 95

Acid Anhydrides are Less Reactive Than Acyl Chlorides but More Reactive Than Esters נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 96

Reactions of Acid Anhydrides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 97

The Mechanism נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 98

Dicarboxylic Acids 99 © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 -

The Two p. Ka Values of Dicarboxylic are Different Why? The neighboring COOH group withdraws electrons and lowers the first p. Ka. Electrostatic interaction between like charges raises the second p. Ka. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 100

Dicarboxylic Acids Lose Water When Heated if They Can Form a Five- or Six-Membered Ring על ידי אלימינציה של מים מאמיד מתקבל ניטריל © 2014 Pearson Education, Inc. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8 - 101

Activating Carboxylic Acids by Converting Them to Acyl Chlorides נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 102

These Reagents Give the Carboxylic Acid a Better Leaving group Than Chloride Ion רשות נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 103

Starting with an Acyl Chloride a Wide Variety of Carboxylic Acid Derivatives Can Be Synthesized נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 104

Heating Phosphoric Acid Forms Pyrophosphoric Acid and Triphosphoric Acid נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 105

Forming an Acyl Phosphate נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 107

Forming an Acyl Adenylate נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 108

The Negative Charges on ATP are Neutralized at the Active Site of an Enzyme [Pg. 774] נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 109

A Thioester is More Susceptible to Nucleophilic Addition Than an Oxygen Ester נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 110

Coenzyme A is the thiol used in cells. נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 111

A Carboxylate Ion is First Converted to an Acyl Adenylate and Then to a Thioester נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 112

Using Acetyl-Co. A to Form Acetylcholine is a neurotransmitter—a compound that transmits nerve impulses across the synapses between nerve cells נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 113

How Aspirin Reduces Fever and Pain נגזרות של חומצות קרבוקסיליות 8© 2014 Pearson Education, Inc. 115