DERIVTY KARBOXYLOVCH KYSELINY DERIVTY KARBOXYLOVCH KYSELINY funkn derivty

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY funkční deriváty substituční deriváty • dojde ke změně ve skupině –COOH • náhrada –OH či H ve sk. -COOH • dojde ke změně mimo skupinu –COOH • náhrada -H v uhlovodíkovém řetězci

acyl = uhlovodíkový zbytek od karboxylové kyseliny Vzorec Název systematický semitriviální HCOOH methanová mravenčí kys. CH 3–COOH ethanová kys. octová kys. benzenbenzoová kys. karboxylová kys. Acylové skupiny název vzorec formyl HCO– acetyl CH 3–CO– benzoyl

FUNKČNÍ DERIVÁTY • nahrazením H či celé –OH sk. v karboxylové skupině jiným heteroatomem, popř. jinou skupinou atomů SOLI ACYLHALOGENIDY ANHYDRIDY ESTERY AMIDY NITRILY

SOLI • vyskytují se v přírodě • vznikají stejně jako soli anorganických kyselin př. HCl + Na. OH → Na. Cl + H 2 O neutralizace • připravují se reakcí karboxylových kyselin s hydroxidy (popř. uhličitanem příslušného kovu) 3 CH 3 COOH + Al(OH)3 → (CH 3 COO)3 Al + 3 H 2 O octan hlinitý ethanoát hlinitý

SOLI názvosloví • názvy aniontů se tvoří příponami –oát (-ová) nebo -karboxylát (–karboxylová kyselina) nebo příponou –át, která se připojuje k základnímu názvu kyseliny CH 3 -COONa ethanoát sodný octan sodný natrium-acetát natrium-ethanoát (CH 3 -COO)2 Ca H-COOK methanoát draselný mravenčan draselný kalium-formiát kalium-methanoát diethanoát vápenatý octan vápenatý kalcium-diacetát kalcium-diethanoát

SOLI reakce • v roztoku reagují zásaditě díky hydrolýze (CH 3 COO)3 Al + H 2 O→ CH 3 COOH + Al 3+ +OH- zástupci • octan hlinitý (CH 3 COO)3 Al - v lékařství na otoky • octan železitý (CH 3 COO)3 Fe, chromitý (CH 3 COO)3 Cr - barvení tkanin • benzoan sodný – konzervační prostředek • sodné a draselné soli vyšších mastných kyselin slouží jako mýdla octany (acetáty) šťavelany (oxaláty)

ACYLHALOGENIDY • odvozují se náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině halogenem (F, Cl, Br, I) • vyrobeny uměle • velmi reaktivní • vznikají reakcí halogenidů fosforu (PCl 5, PCl 3) s karboxylovou kyselinou (nutno zahřát)

ACYLHALOGENIDY názvosloví CH 3 COCl chlorid kyseliny octové acetylchlorid bromid kyseliny benzoové benzoylbromid CH 3 (CH 2)5 COF fluorid kyseliny heptanové

ACYLHALOGENIDY • použití jako acylační činidla vnášení acylů do organických sloučenin

ACYLHALOGENIDY reakce • SN • reaktivnější než karbonylové sloučeniny - elektonegativnější atom halogenu snižuje elektronovou hustotu na karbonylovém uhlíku

ANHYDRIDY • vznikají kondenzací dvou karboxylových kyselin se současným odštěpením vody -H 2 O • použití v organických syntézách jako acylační činidla • reagují podobně jako acylhalogenidy, ale jsou méně reaktivní • v přírodě se nevyskytují

ANHYDRIDY reakce

ANHYDRIDY zástupci • kapalina štiplavého zápachu • nejběžnější acetylační činidlo acetanhydrid kyseliny octové • kapalina • výroba barviv (fenolftalein) ftalanhydrid kyseliny ftalové

ESTERY • vznikají reakcí: esterifikací = reakce alkoholu s karboxylovou kyselinou • vznikají náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině skupinou –OR’(R’ = zbytek alkoholu) • vyskytují se v přírodě

mechanismus esterifikace

ESTERY reakce kyselá hydrolýza = = rozklad vodou za přítomnosti kyseliny • vzniká alkohol a kyselina zásaditá hydrolýza (zmýdelnění) • vzniká alkohol a sůl kyseliny

zásaditá hydrolýza (zmýdelnění) • podstata výroby mýdla princip fungování mýdla kapička tuku se obalí mýdlem, jehož polární hlavy umožní rozpuštění

ESTERY vlastnosti, výskyt a využití • většinou kapalné (ojediněle pevné) látky • nerozpustné ve vodě • řada z nich má charakteristickou aromatickou vůni, součást přírodních esencí • estery vyšších mastných kyselin (palmitové, stearové) a glycerolu jsou součástí tuků a olejů • potravinářství, výroba voňavek jako vonné a chuťové přísady

ESTERY zástupci CH 3 COOCH 2 CH(CH 3)CH 3 • signál nebezpečí u včel 3 -methylbutylester kyseliny octové CH 3 COOCH=CH 2 vinyl-acetát • výroba polyvinyl-acetátu – lepidlo na dřevo

ESTERY zástupci vůně HCOOCH 2 CH 3 rum CH 3 CH 2 COOCH 3 jablka CH 3 CH 2 COOCH 2 CH 3 ananas ethyl-formiát, mravenčan ethylnatý ethylester kys. methanové methylester kys. butanové ethyl-butyrát, máselnan ethylnatý ethylester kys. butanové CH 3 CH 2 COO(CH 2)4 CH 3 meruňky penthylester kys. butanové

AMIDY • vznikají náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině skupinou –NH 2 • vyskytují se v přírodě a) primární -NH 2 b) sekundární (imid) - NH CH 3 CONH 2 acetamid ftalimid

AMIDY primární sekundární terciární

AMIDY amoniak karboxylová kys. příprava teplota amonná sůl

AMIDY příprava

NITRILY • vznikají náhradou skupiny –OH i =O v karboxylové skupině skupinou ≡N • alkylkyanidy • nevyskytují se v přírodě • většinou kapaliny • nižší bod tání než amidy • často jedovaté

NITRILY příprava • dehydratací amidů • z halogenderivátů

NITRILY zástupci HCN • prudce jedovatý • v hořkých mandlích formylnitril kyseliny mravenčí kyanovodíková kyselina CH 3 CN • prudce jedovaté rozpouštědlo acetonitril kyseliny octové

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY funkční deriváty substituční deriváty • dojde ke změně ve skupině –COOH • náhrada –OH či H ve sk. -COOH • dojde ke změně mimo skupinu –COOH • náhrada -H v uhlovodíkovém řetězci

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY • nahrazením 1 nebo více atomů vodíku v uhlíkovém řetězci jiným atomem nebo skupinou atomů • polohu substituentů označujeme číslem nebo řeckým písmenem • podobné vlastnosti karboxylovým kyselinám, od kterých jsou odvozeny

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY HALOGENKYSELINY HYDROXYKYSELINY OXOKYSELINY AMINOKYSELINY

HALOGENKYSELINY • většinou krystalické, jedovaté látky, leptají pokožku kys. fluoroctová (ethanová) kys. 2 -chlormáselná (butanová) kys. 2, 2 -dichlorpropionová (propanová) kys. 3 -chlorbenzoová (benzenkarboxylová)

HALOGENKYSELINY příprava α-halogen kyseliny • halogenací karboxylových kyselin β a γ- halogen kyseliny • adice HX na nenasycené karboxylové kyseliny

HALOGENKYSELINY vlastnosti • jsou silnější než nesubstituované kyseliny • čím blíže -X k -COOH, tím je kyselina silnější • čím vyšší počet -X, tím je kyselina silnější • s klesající elektronegativitou halogenu klesá kyselost v řadě F > Cl > Br

HALOGENKYSELINY reakce SN • I- efekt karboxylu zvyšuje elektronový deficit na uhlíku nesoucím halogen

HALOGENKYSELINY CH 2 Cl. COOH kyselina chloroctová CCl 3 COOH kyselina trichloroctová zástupci • leptavé účinky • používaná v organické syntéze • patří k silným kyselinám • k hubení plevele

HYDROXYKYSELINY • krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě kys. hydroxyoctová (ethanová) = glykolová kys. 2 -hydroxypropionová (propanová) = mléčná 2 -hydroxybutandiová = jablečná 2, 3 -dihydroxybutandiová = vinná kys. 2 -hydroxypropan-1, 2, 3 -trikarboxylová = citronová

HYDROXYKYSELINY • hydrolýza sodných solí halogenkyselin příprava - navíc H 2 O Cl. CH 2 COONa → HOCH 2 COOH 2 -chloroctan sodný - Na. Cl 2 -hydroxyoctová kyselina = glykolová • zahřívání fenolátu s CO 2 + CO 2 → fonolát sodný salicylan sodný

HYDROXYKYSELINY vlastnosti • kyselost karboxylu je vyšší díky I- efektu (ale menší vliv než X= halogeny) Cl-CH 2 COOH HO-CH 2 COOH • vyšší I- efekt • nižší I- efekt • krystalické látky • dobře rozp. v H 2 O

HYDROXYKYSELINY zástupci

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina mléčná (2 -hydroxypropanová kyselina) • v kyselém mléku, vzniká mléčným kvašením cukrů • enantiomery: - levotočivá kyselina D - pravotočivá kyselina L - ve svalech při anaerobním odbourávání sacharidů

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina vinná (2, 3 -dihydroxybutandiová kyselina) • enantiomery: - levotočivá kyselina D – vzácnější, v přírodě není - pravotočivá kyselina L – v přírodě, hrozny - vinan sodnodraselný (Seignettova sůl)- v analytické chemii (Fehlingův roztok) kyselina jablečná (2 -hydroxybutandiová kyselina) • v nezralém ovoci

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina citrónová (2 -hydroxypropan -1, 2, 3 - trikarboxylová kyselina) • v mnoha plodech • bezbarvá, krystalická, kyselá chuť • Krebsův cyklus • barvení tkanin • potravinářství- konzervační prostředek, příprava nápojů • v lékařství- konzervace krve

HYDROXYKYSELINY zástupci kyseliny salicylová (2 -hydroxybenzenkarboxylová kys. ) • volná nebo ve formě esterů v některých rostlinách • bakteriostatické účinky (antiseptikum, konzervace) • salicylan sodný- lék proti revmatismu kyselina acetylsalicylová (acylpyrin) • antipyretikum (snižuje horečku)

OXOKYSELINY • předpona: oxoaldokyseliny • významnější ketokyseliny

OXOKYSELINY zástupci kyselina pyrohroznová (2 -oxopropanová kyselina) • metabolismus sacharidů - meziprodukt • zahřátím dekarboxyluje → acetaldehyd acetylkoenzym A

AMINOKYSELINY • v přírodě nejběžnější α-aminokyseliny (-NH 2 vázaná na 2. uhlík) L-řady • nejvýznamnější: 20 α-aminokyselin (tzv. kódové AMK)- základní stavební jednotky všech bílkovin

AMINOKYSELINY názvosloví • hlavně triviální • předpona: amino- alanin 2 -aminopropanová kyselina příprava • působením NH 3 na α-halogenkyseliny

AMINOKYSELINY vlastnosti • krystalické látky, rozpustné v H 2 O • amfoterní látky (amfolyty)- obsahují – COOH (kyselý charakter) a –NH 2 (bazický ch. ) • izoelektrický bod- p. H, při kterém má AMK dokonale dipolární strukturu (navenek nevykazuje žádný náboj) • v alkalickém prostředí → anionty • v kyselém prostředí → kationty izoelektrický bod

AMINOKYSELINY reakce • amfolyty→ reagují s kyselinami i zásadami: – s kyselinami bazický charakter – se zásadami kyselý charakter

AMINOKYSELINY reakce vzájemná kondenzace (hlavně α- aminokyseliny) → vznik peptidů

KONEC