Transcript Přednáška 1
LITERATURA Kalač, P.: Organická chemie – základní část. Kalač P.: Organická chemie – přírodní a kontaminující látky. Pacák, J.: Stručné základy organické chemie. Fikr, J.: Názvosloví organické chemie VÝVOJ ORGANICKÉ CHEMIE 1) CHEMIE SLOUČENIN POCHÁZEJÍCÍCH Z ŽIVÉ HMOTY VITALISTICKÁ TEORIE – ke vzniku organické látky je třeba životní síla („vis vitalis“) teorie zastávaná významnými vědci (např. Berzelius) až do 19. století 1828 Friedrich Wohler: syntéza močoviny, v dalších letech také methanu, kyseliny mravenčí a benzenu zahřívání [NH4]+CNOkyanatan amonný 2) → močovina CHEMIE SLOUČENIN S KOVALENTNÍMI VAZBAMI = CHEMIE UHLÍKU UHLÍK * 1 s2 2 s2 2 p2 v základním stavu dvojvazný 1 s2 2 s1 2 p3 po první excitaci čtyřvazný !!! UHLÍK VÝCHODISKA 1) UHLÍK JE ČTYŘVAZNÝ 2) VŠECHNY VAZBY JSOU ROVNOCENNÉ 3) TYPY VAZEB: JEDNODUCHÉ DVOJNÉ TROJNÉ 4) EXISTUJE VOLNÁ OTÁČIVOST KOLEM JEDNODUCHÉ VAZBY SYSTÉM ORGANICKÝCH SLOUČENIN UHLOVODÍKY R – H, Ar – H HALOGENDERIVÁTY R–X AMINY R – NH3 THIOLY R – SH FENOLY Ar – OH ALKOHOLY R – OH ETHERY R–O–R KETONY R–C–R ║ O ALDEHYDY R–C═O │ H KYSELINY R–C═O │ OH NÁZVOSLOVÍ 1) TRIVIÁLNÍ: nejstarší, název sloučeniny nesouvisí s její strukturou a většinou vychází z vlastností látek nebo jejich zdroje,… chlorofyl (řec. chloros – zelený) glycin (řec. glýkis - sladký) 2) RADIKÁLOVÉ: název se skládá z označení tzv. radikálu (uhlovodíkového zbytku) a z označení tzv.funkční skupiny methylalkohol, diethylether,.. 3) SUBSTITUČNÍ:všechny organické sloučeniny jsou považovány za deriváty příslušného uhlovodíku, ze kterého vznikly výměnou (substitucí) jednoho či více atomů vodíku za jiný atom nebo skupinu atomů kyselina 2 – hydroxypropanová 2 – methylbutan - 1 - ol TYPY VZORCŮ V ORGANICKÉ CHEMII SUMÁRNÍ (MOLEKULOVÉ) UDÁVÁ PŘESNÝ CELKOVÝ POČET VŠECH ATOMŮ V MOLEKULE CH4 C6H6 C5H12 STRUKTURNÍ (KONSTITUČNÍ) UDÁVÁ DRUH ATOMŮ, JEJICH POŘADÍ A DRUH VAZBY MEZI NIMI CH3- CH2- CH2- CH2- CH3 CH3- CH2- CH- CH3 │ CH3 RACIONÁLNÍ ZJEDNODUŠENÝ STRUKTURNÍ VZOREC CH3- (CH2)3-CH3 KONFIGURAČNÍ ZNÁZORŇUJE PROSTOROVÉ ORIENTACE JEDNOTLIVÝCH VAZEB V MOLEKULE PŘÍKLAD KONFIGURAČNÍCH VZORCŮ glukosa kyselina mléčná (α-D-glukopyranosa) (D-mléčná kyselina) IZOMERIE IZOMERY MAJÍ STEJNÝ SUMÁRNÍ VZOREC, ALE ODLIŠNÝ VZOREC STRUKTURNÍ. DRUHY IZOMERIE KONSTITUČNÍ: izomery se liší pořadím atomů a vazeb v molekule ŘETĚZOVÁ stavba uhlíkového řetězce POLOHOVÁ poloha substituentu SKUPINOVÁ různá funkční skupina TAUTOMERIE různá poloha dvojné vazby a H KONFIGURAČNÍ: izomery mají stejnou konstituci, ale různé prostorové uspořádání GEOMETRICKÁ (CIS-TRANS) dvojná vazba OPTICKÁ opticky aktivní (asymetrický) atom PŘÍKLADY IZOMERŮ ŘETĚZOVÁ IZOMERIE CH3 - CH2 - CH2 - CH2- CH3 pentan CH3 - CH2 – CH - CH3 │ CH3 2-methylbutan POLOHOVÁ IZOMERIE CH3 – CH = C = CH – CH3 penta-2,3-dien CH3 – CH2 – CH2 – OH 1-propanol (propan-1-ol) CH2 = CH – CH – CH = CH2 penta-1,4-dien CH3 – CH – CH3 │ OH 2-propanol (propan-2-ol) PŘÍKLADY IZOMERŮ SKUPINOVÁ IZOMERIE CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 diethylether CH3 – CH2 – CH2 – CH ║ O 1-butanal (butan-1-al) CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH butan-1-ol CH3 – CH2 – C – CH3 ║ O 2-butanon (buta-2-on) TAUTOMERIE CH2 = CH – OH vinylalkohol (enolforma) CH3 – CH ║ O acetaldehyd (ketoforma) GEOMETRICKÁ IZOMERIE CIS-TRANS izomerie cis – zuzamen - Z na dvojné vazbě trans – E - entgegen OPTICKÁ IZOMERIE maleinová kyselina fumarová kyselina cis – butendiová kyselina trans – butendiová kyselina t.t. 130°C t.t 287°C rozpustnost v H2O 79 g/100 ml rozpustnost v H2O 0,7 g/100 ml GEOMETRICKÁ IZOMERIE Na cyklické struktuře cis – 1,2 - dimethylcyklohexan trans – 1,2 - dimethylcyklohexan DŮSLEDKY GEOMETRICKÉ IZOMERIE Cis- a trans- izomery se liší fyzikálními i chemickými vlastnostmi. Mají často odlišné i biologické účinky. Karotenoidy: nenasycené uhlovodíky, patří mezi izoprenoidy plná biologická účinnost pouze s trans-uspořádáním na všech dvojných vazbách (all-trans) účinnost klesá s izomerizací (vlivem UV-světla) Mastné kyseliny: polynenasycené mají cis-uspořádání Přírodní polymery: mají zásadně odlišné fyzikální vlastnosti Kaučuk: cis- izomer, je pružný Gutaperča: trans-izomer, je křehká OPTICKÁ IZOMERIE ZÁSADY TVORBY FISHEROVY PROJEKCE: -nejvyšší oxidační stupeň nahoru, nejnižší dolu -L antipod: ve vzorci vlevo (lat. laevus – levý) -D antipod: ve vzorci vpravo (lat. dexter pravý) OPTICKÁ IZOMERIE KYSELINA D- MLÉČNÁ Fisherova projekce klínkový vzorec DŮSLEDKY OPTICKÉ IZOMERIE Analytická chemie : roztoky opticky aktivních sloučenin stáčejí rovinu polarizovaného světla – polarimetrie, velikost úhlu otočení je úměrná koncentraci látky v roztoku (+) stáčí po směru hodinových ručiček (-) stáčí proti směru hodinových ručiček Není souvislost mezi typem optického antipodu (L, D) a smyslem stáčení světla, vztah je nahodilý! Biologické důsledky optické aktivity: pouze jeden antipod je biologicky aktivní – L – aminokyseliny, D – sacharidy Racemická směs (racemát) – směs stejných látkových množství obou antipodů, je opticky neaktivní (nestáčí rovinu polarizovaného světla)