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
- Slides: 53