Transcript Substituční deriváty karboxylových kyselin

Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
CH35. SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY
KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo:
CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO
VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.
DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY KK
odvozují se náhradou jednoho nebo více atomů vodíku
v uhlíkovém řetězci karboxylové kyseliny jiným atomem
nebo funkční skupinou
• HALOGENKYSELINY s navázaným atomem halogenu
X
R CH COOH
• HYDROXYKYSELINY s navázanou hydroxylovou
skupinou
OH
R CH COOH
DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
• OXOKYSELINY s navázanou oxoskupinou
O
R C
COOH
• AMINOKYSELINY s navázanou aminoskupinou
NH2
R CH COOH
SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY KK
odvozujeme je od karboxylových kyselin například
náhradou vodíkového atomu (soli) nebo hydroxylové
skupiny –OH (halogenidy, estery, amidy)
DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
SOLI
O
R C
ANHYDRIDY
O
R C
O
O
AMIDY
ESTERY
R C
OR´
R C
NH2
X
O
C R
O
O Kov
HALOGENIDY R C
O
NITRILY
R C N
ÚLOHA:
Rozdělení derivátů KK
Do které skupiny patří následující deriváty uhlovodíků:
H3C
CH CH2 COOH
OH
O
HOOC CH2 CH2 CH2
H2N
C
CH2 CH2 COOH
O
CH3 CH2 CH2 C
O
CH3
Cl
HALOGENKYSELINY
• kapaliny nebo krystalické látky, jsou dobře rozpustné
ve vodě i polárních rozpouštědlech
• HYDROLÝZA halogenkyselin (podle typu):
- α-halogenkyseliny  hydroxykyseliny
H3C
CH
COOH
+ H2O
- HCl
H3C
CH
Cl
- α,α-dihalogenkyseliny  ketokyseliny
COOH
OH
Cl
H3C
C
Cl
COOH
+ H2O
- 2 HCl
H3C
C
O
COOH
HALOGENKYSELINY
• Reakce s AMONIAKEM:
Cl
CH2 COOH
+
NH3
+
Zn
• Reakce s KOVY:
H2C
Br
CH
COOH
H2N
CH2 COOH
- HCl
- ZnBr2
H2C
CH
COOH
Br
• Zahřívání γ-halogenkyselin (vznikají LAKTONY)
CH2
O
Br CH2 CH2
CH2 C
- HBr
OH
H2C
CH2
C
O
O
dihydrofuran-2(3H)-on
AMINOKYSELINY
• krystalické látky s poměrně vysokým bodem varu,
rozpustné ve vodě, nerozpustné v nepolárních
rozpouštědlech
• významné aminokyseliny – α-L-aminokyseliny
COOH
H2N
COOH
H
CH3
H2N
H
H
= aminoproteinogenní kyseliny
= tyto jsou součástí živých organismů (21 AMK)
AMINOPROTEINOGENNÍ KYSELINY
H3C
CH2 CH
CH
COOH
Isoleucin Ile
CH3 NH2
H3C
S
CH2
CH2
CH
NH2
H2N
C
CH2
CH
COOH
Methionin Met
COOH
Asparagin Asn
NH2
O
H3C
CH
H3C
CH
NH2
COOH
Valin Val
AMINOKYSELINY
• KONDENZACE aminokyselin
H2N
CH
R
1
COOH
+
H2N
CH
R
2
COOH
- H2O
H2N
CH
R
CO
1
NH
CH
R
2
dipeptid
ÚLOHA
• zapište rovnicí kondenzaci valinu, methioninu a
isoleucinu
COOH
ÚLOHA:
Xanthoproteinová reakce
• zahřívání koncentrované HNO3 → zežloutnutí →
nitroderiváty kyselin
• přidání amoniaku → oranžová barva (→ zintenzivnění)
• důkaz přítomnosti NH2 skupin v AMK - přechází na NO2 v aromatických
zhlédněte video xanthoprotenové reakce :
http://www.studiumchemie.cz/video.php?id=242
ÚKOL:
• Popište vlastními slovy celý průběh experimentu.
HYDROXYKYSELINY
OPTICKÁ IZOMERIE/AKTIVITA
• mnohé hydroxykyseliny jsou opticky aktivní látky –
díky sterogennímu centru (dříve - asymetrickému C)
existují pro látku stejného složení 2 izomery s různou
optickou stáčivostí : enantiomery L a D.
COOH
COOH
HO
C
H
H
C
OH
+ pravotoèivá
- levotoèivá
CH3
L-(+)-mléèná
CH3
D-(-)-mléèná
inaktivní (racemát)
HYDROXYKYSELINY
-
přírodní kyseliny - obv. pravotočivé
syntetické aminokyseliny – obv. levotočivé.
RACEMÁT = směs enantiomerů L a D v poměru
1:1 je inaktivní
SKUPENSTVÍ
• někdy kapalné, převážně krystalické látky
ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN
α- hydroxykyseliny  (vzájemná esterifikace dvou
molekul ta vzniku cyklických esterů) LAKTIDY
O
H3C
CH
C
H3C
OH
OH
+
HO
OH
C
O
O
CH
C
CH
O
O
CH
C
CH3
CH3
O
laktid
3,6-dimethyl-1,4-dioxan-2,5-dion
ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN
β- hydroxykyseliny  dehydratace za vzniku
nenasycené kyseliny (katalyzováno přítomností
kyselin)
O
O
H3C CH CH
H3C CH CH2 C
OH
- H2O
OH
C
OH
ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN
γ, δ- hydroxykyseliny  (dochází k intramolekulární
esterifikaci za vzniku vnitřních esterů) LAKTONY
CH2
O
H2C
OH
CH2 CH2
C
- H2O
OH
H2C
CH2
C
O
O
PŘÍPRAVA HYDROXYKYSELIN
• Hydrolýza halogenkyselin – provádí se s pomocí
vodných roztoků silných hydroxidů – vznikají SOLI
H2O/NaOH
Cl
CH2
HO
COOH
CH2
COOH
hydrolýza nenasycených kyselin – vznikají
β- hydroxykyseliny
H2C
CH
COOH
H2O
H2C
OH
CH2
COOH
PŘÍPRAVA HYDROXYKYSELIN
• Hydrolýza kyanhydrinů
CN
O
H3C
+
C
HCN
H
H3C
C
OH
H
2-hydroxypropannitril
COOH
CN
H3C
CH
OH
+
2 H2OO
+
HCl
H3C
C
H
OH
+ NH4Cl
VÝZNAMNÉ HYDROXYKYSELINY
COOH
COOH
Kyselina mléčná
H
C
OH
HO
C
H
• acidum lacticum
CH3
CH3
• vyskytuje se ve třech
L-(+)-mléèná
D-(-)-mléèná
formách
• inaktivní kyselina mléčná vzniká kvašením mléka,
pravotočivá vzniká ve svalech
• v mléčných výrobcích funguje jako přirozené
konzervační činidlo
• soli jsou laktáty
VÝZNAMNÉ HYDROXYKYSELINY
Kyselina citronová
• vyskytuje se v nezralých plodech
• pro potravinářské účely se vyrábí citronovým
kvašením melasy pomocí plísně Aspergillus niger
• je důležitým metabolickým meziproduktem při
aerobních procesech
Obr. 1 Kyselina citronová
ÚLOHA:
Reakce a příprava subst. derivátů KK
Zapište rovnicemi následující děje:
• Hydrolýza pent-2-enové kyseliny
• Zahřívání β-hydroxybutanové kyseliny
• Reakce 2-chlorbutanové kyseliny v prostředí
hydroxidu sodného
• Reakce 2,3-dichlorpentanové kyseliny se zinkem
Použité informační zdroje
1. Struktury látek (chemické rovnice) byly kresleny s využitím
programu ACD/ChemSketch 10.0.
2. Janeczková, A., Klouda P. Organická chemie. Ostrava: Nakl.
KLOUDA Pavel, 2004.
3. McMURRY, J. Organická chemie. Praha: VŠCHT, 2007.
4. Obr. 1. Fotografie – autor Aleš Chupáč
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A
FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO
V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.