Transcript Лекция 9 Карбоновые кислоты и их производные

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ПРОИЗВОДНЫЕ
Лекция №9
для студентов 1 курса,
обучающихся по специальности
060609.65-Медицинская кибернетика
Лектор: ст. преподаватель
кафедры биохимии
Руковец Татьяна Анатольевна
Красноярск 2014
2
Актуальность
• Карбоновые кислоты и их функциональные производные
•
•
•
•
(сложные эфиры и тиоэфиры, амиды, гидразиды,
галогенангидриды и ангидриды) широко распространены в
природе.
Работа функциональных групп этих классов лежит в основе
различных процессов жизнедеятельности.
Их взаимопревращаемость используется в органическом
синтезе.
Функциональные группы карбоновых кислот и их производных
входят в состав биомолекул и лекарственных веществ.
Знание электронного строения функциональных групп данных
классов и прогнозирование реакционной способности важно для
понимания процессов, протекающих в организме и
возможностей проведения синтезов.
3
Цель лекции
4
План
1) Карбоновые кислоты: классификация, природные
источники.
2) Предельные одноосновные карбоновые кислоты: общая
формула, гомологический ряд.
3) Реакционные центры карбоновых кислот и их
функциональных производных.
4) Сравнение кислотности карбоновых кислот.
5) Реакции нуклеофильного замещения SN у тригонального
атома углерода. Механизм и схема в общем виде.
6) Реакции этерификации и гидролиза. Условия протекания.
5
Общий вид карбоновых кислот и их
функциональных производных
6
• Карбоновые кислоты – класс органических соединений, молекулы
которых содержат одну или несколько карбоксильных групп -СООН.
Классификация
1)
По характеру радикала, связанного с группой –СООН:
Класс
Пример
Название
Ароматические
Бензойная
кислота
Алифатические
Уксусная
кислота
Алициклические
Хинная
кислота
Гетероциклические
Никотиновая
кислота
7
2) Классификация по числу гидроксильных групп
R(COOH)n, n – основность кислоты.
Класс
Пример
Название
Одноосновные
n=1
Уксусная кислота
Двухосновные
n=2
Щавелевая кислота
Трехосновные
n=3
Лимонная кислота
8
Предельные одноосновные карбоновые кислоты СnH2n+1COOH
Формула
Название
кислоты по
ИЮПАК
Тривиальное
название
Природный
источник
НСООН
Метановая
Муравьиная
Выделения
муравьев
СН3СООН
Этановая
Уксусная
Продукты
окисления
СН3СН2СООН
Пропановая
Пропионовая
Древесная смола
СН3(СН2)2СООН
Бутановая
Масляная
Сливочное масло
СН3(СН2)3СООН
Пентановая
Валериановая
Валериана
СН3(СН2)4СООН
Гексановая
Капроновая
Нефть
СН3(СН2)8СООН
Декановая
Каприновая
Кокосовое масло
СН3(СН2)14СООН
Гексадекановая
Пальмитиновая
Жиры
СН3(СН2)16СООН
Октадекановая
Стеариновая
Жиры
9
Реакционные центры
10
Кислотность карбоновых кислот
•
Электроноакцепторные заместители (ЭА) усиливают
кислотность карбоновых кислот (Hal, OH и др.)
•
Электронодонорные заместители (ЭД) ослабляют кислотность
карбоновых кислот (R – алкильные радикалы).
11
Сравнительная оценка силы
карбоновых кислот
Формула
кислоты
рКа
СН3СООН
НСООН
СlCH2COOH
Сl2CHCOOH
Сl3CCOOH
Уксусная
кислота
Муравьиная
кислота
Хлоруксусная
кислота
дихлоруксусная
кислота
трихлоруксусная
кислота
4,76
3,75
2,85
1,25
0,66
Увеличение кислотности
Чем ниже рКа, тем сильнее кислота.
12
Механизм реакций SN
(нуклеофильного замещения)
13
Условия протекания реакций SN
• Наличие хорошей уходящей группы
• Наличие сильного нуклеофильного
реагента или сильного электрофильного
центра.
• Если нуклеофильный реагент и
электрофильный центр являются
слабыми, то необходим катализатор (Н+)
14
Сравнение силы реакционных центров в карбоновых
кислотах и их функциональных производных
15
Сравнение силы реакционных центров в
карбоновых кислотах и их функциональных
производных
16
Механизм реакций SN
17
РЕАКЦИЯ ЭТЕРИФИКАЦИИ
(ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ)
18
РЕАКЦИЯ ЭТЕРИФИКАЦИИ
19
Гидролиз сложных эфиров
20
Механизм щелочного гидролиза
21
Значение гидролиза
• В организме по принципу кислотного
гидролиза расщепляются жиры и
сложные омыляемые липиды, белки,
нуклеиновые кислоты и другие
биомолекулы.
• Роль кислотных катализаторов в этом
процессе выполняют ферменты.
22
Схема кислотного гидролиза жира
(трипальмитина)
O
δ+
CH2 O C C15H31
SN
O
δ+
CH O C C15H31
SN
O
CH2 O C C15H31
+
SN
трипальмитин
CH2 OH
+
3HOH
H+
CH OH
CH2 OH
глицерин
O
+ 3C15H31C
OH
пальмитиновая
кислота
23
Салициловая кислота и ее производные
Салициловая кислота оказывает
жаропонижающее, антигрибковое,
антиреавматическое и
болеутоляющее действие.
о-гидроксибензойная
кислота
Как сильная кислота (pKa = 2,98) она
раздражает слизистую желудка и
внутрь применяется в виде
производных: солей, эфиров, амидов.
24
Производные салициловой кислоты как
лекарственные средства
COOH
COONa
OH
Салицилат
натрия
OH
Na2CO 3
+
C6H5OH, H
метилсалицилат
OC6H5
OH
фенилсалицилат
CH3
O
C
Ацетилсалициловая
кислота
NH2
OH
O
C
C
O
NH3
+
O
OCH3
OH
(CH3CO)2O
Салициловая
кислота
CH3OH, H
C
COOH
O
Салициламид
25
Литература
основная:
• Слесарев В.И. – Химия: Основы химии
живого: Учебник для вузов. – 3-е изд., испр.
– СПб: Химиздат. – 2007. – 784с.
• Тюкавкина Н. А., Бауков Ю.И. –
Биоорганическая химия : Учебник. – М.:
ДРОФА. – 2006. – С. 36 – 46
26
Литература
дополнительная:
• Грандберг И.И. – Органическая химия: Учеб. Для студ.
вузов, обучающихся по агроном. спец. – 5-е изд. – М.:
Дрофа, 2002. – 672 с.
• Пузаков С.А. – Химия: Учебник, 2-е изд. испр. и доп.
М.: ГЭОТАР-Медиа Медицина, - 2006. – 630 с.
27
Литература
электронные ресурсы:
• Электронная библиотека Т.12. Органическая химия.
/гл. ред.М.А. Пальцев.-М.: Русский врач, 2005
• Электронная библиотека Colibris
• Электронный каталог Крас ГМУ
• Ресурсы Интернет
28
Задание: оформить схему и механизм
реакции:
• 1) Кислотный гидролиз ацетилсалициловой кислоты.
• 2) Кислотный гидролиз салициламида.
• 3) Щелочной гидролиз фенилсалицилата.