Transcript karbonilna grupa

ORGANSKA HEMIJA
Aldehidi i
ketoni
ALDEHIDI I KETONI
O
KARBONILNA
GRUPA
C
Aldehid
Keton
Imenovanje aldehida
i ketona
• za neke aldehide i ketone i dalje se koriste stara imena
H
O
O
C
C
H
metanal
formaldehid
H 3C
O
H
etanal
acetaldehid
CH 3 CCH
3
propanon
dimetil-keton
aceton
IUPAC – ova pravila
• aldehidi se tretiraju kao derivati alkana, imenu alkana dodaje
se nastavak –al, tako alkan postaje alkanal.
metan – metanal; etan – etanal; propan – propanal itd.
• osnovni niz se numeriše polazeći od karbonilne grupe,
ugljenikov atom iz aldehidne grupe je uvek C1
•Nazivi supstitunata se dodaju abecednim redom
• ciklični aldehidi se imenuju kao karbaldehidi.
O
O
3
4
CH 3 CH 2 CH
propanal
ClCH
2
1
2 CH 2 CH 2CH
4-hlorbutanal
6
7
5
4
3
2
1
H
O
4,6-dimetilheptanal
O
C
H
benzenkarbaldehid
benzaldehid
4,4-dimetilpentanal
5-heksenal
OH
OCH
O
3
CHO
C
CHO
H
Br
o-brombenzaldehid
cikloheksankarbaldehid
4-hidroksi-3-metoksi
bezaldehid
vanilin
• Ketoni se, takođe, tretiraju kao derivati alkana. Imenu
alkana se dodaje nastavak –on.
Alkan  Alkanon
• karbonilna grupa u najdužem nizu se numeriše najmanjim
brojem, bez obzira na prisustvo drugih supstituenata ili
funkcionalnih grupa (-OH, C=C, C≡C)
•Nazivi supstituenata se dodaju abecednim redom
• ciklični ketoni zovu se cikloalkanoni
O
1
2
CH 3
CH 3
2,2-dimetilciklopentanon
3-heksanon
4-metil-2-pentanon
O
O
CH 3 CCH 2 CH
3
CH 3 CH 2 CCH 2 CH
butanon
etil-metil-keton
CH
3
CH 3 CHCH
3-pentanon
dietil-keton
Cl O
2 CHCCH
O
2 CH 3
4-hlor-6-metil-3-heptanon
HC
CCH
propinal
3
Imena fenil-ketona završavaju se nastavkom -fenon
O
C
O
1
2
C
CH 3
acetofenon
benzofenon
O
O
HC
CH 3 C
O
RC
alkanoil
acil
Ako u istom molekulu imamo
prisutne keto i aldehidnu grupu,
keto grupa se imenuje kao
okso grupa.
formil
acetil
O
O
CH 3 C CH 2 CH
3-oksobutanal
Laboratorijsko dobijanje:
Oksidacija alkohola
1. Oksidacija primarnih alkohola
2. Oksidacija sekundarnih alkohola
3. Oksidacija tercijarnih alkohola
Fizičke osobine
• Polarna karbonilna
grupa omogućava
dipol – dipol
interakcije
• Bez vodonika vezanog
za atom kiseonika
aldehidi i ketoni
međusobno ne grade
vodonične veze
• Aldehidi i ketoni mogu
graditi vodonišne veze
sa molekulama vode.
Fizičke osobine aldehida i
ketona
• imaju relativno visoke tačke ključanja u poređenju sa
nepolarnim jedinjenjima slične molekulske mase
• ne mogu da grade vodonične veze i zbog toga imaju niže
tačke ključanja od odgovarajućih alohola i karboksilnih
kiselina
• niži aldehidi i ketoni (metanal, etanal, propanal) se dobro
rastvaraju u vodi i polarnim rastvaračima
• aldehidi i ketoni sa 5 i više C atoma se slabo rastvaraju u
polarnim rastvaračima i vodi, dominira nepolarni – R ostatak
formula
T.T.
T.K.
Rastvorljivost
g/100 g H2O
Veoma rastvoran
Slabo rastvoran
Tačke ključanja
Aldehidi i ketoni imaju više tačke ključanja nego
alkani sa istim brojem C atoma, ali niže od
odgovarajućih alkohola i karboksilnih kiselina
Primena aldehida i ketona
Metanal (formaldehid)
• Dobija se oksidacijom metanola
• Koristi se za proizvodnju polimera, za
dezinfekciju, za konzervaciju...
Propanon (aceton)
• Dobija se oksidacijom 2-propanola
• Koristi se kao rastvarač
Metanal
•
•
•
•
•
•
•
Formaldehid (formalin)
Gas na sobnoj temperaturi
Tačka ključanja -19 oC
Rastvorljivost u vodi 100 g/100 cm3
Toksičan, kancerogen
Formalin – 40% rastvor u vodi
Drugi pojavni oblici – trioksan i paraformaldehid
Metanal
dobijanje
• Formaldehid se dobija
katalitičkom oksidacijom
metanola.
• 2 CH3OH + O2 → 2 H2CO + 2 H2O
Formaldehid je toksičan, kancerogen, alergren.
Dozvoljeno je 0,016 ppm (delova na milion) u
vazduhu.
Formaldehid
primena
2007 god. u svetu je prouzvedeno 28·106 tona formaldehida.
Struktura upotrebe i potrošnje je sledeća:
Formaldehid
fiksativ za tkiva
Aceton
osobine
• Bezbojna tečnost
• Tačka ključanja 56,5 oC
• Meša se sa vodom u svim odnosima
Aceton
primena
• Sredstvo za čišćenje (skidač laka za
nokte, staklo i porcelan, metalne
površine
• Rastvarač (rastvara mnoge plastične
mase, polistiren, polikarbonat..;
rastvara acetilen (etin)
• 1 dm3 acetona rastvara 250 dm3 etina
KARBOKSILNE KISELINE
Karbonilna + Hidroksilna
= KARBOKSILNA
RCOOH
IUPAC NOMENKLATURA
• IUPAC – nazivu odgovarajućeg alkana dodaje se nastavak – ska
kiselina
• stara (trivijalna) imena – na osnovu izvora odakle su kiseline
prvobitno
izolovane
• osnovni niz numeriše se tako da je C-1 karboksilni ugljenik, a zatim
označuju svi supstituenti na najdužem nizu koji sadrži karboksilnu
grupu
• zasićene ciklične kiseline imenuju se kao cikloalkankarbonske kiseline
• aromatične kiseline su benzoeve kiseline
HOMOLOGI RED
FORMULA
HCOOH
CH3COOH
CH3CH2COOH
CH3CH2CH2COOH
CH3CH2CH2CH2COOH
CH3CH2CH2CH2CH2COOH
CH3CH2CH2CH2CH2CH2COOH
NAZIV
METANSKA
ETANSKA
PROPANSKA
BUTANSKA
PENTANSKA
HEKSANSKA
HEPTANSKA
VIŠE MASNE KISELINE
 Višemasne karboksilne kiseline su biološki
važne kiseline pošto ulaze u sastav masti i ulja.
 Višemasne karboksilne kiseline su na sobnoj
temperaturi čvrste bele supstancije bez
mirisa.
 U sastav masti ulaze zasićene kiseline a u
sastav ulja nezasićene višemasne kiseline.
PODELA
 Prema broju karboksinih grupa kiseline se dele
da monokarboksilne, dikarboksilne i
polikarboksilne.
COOH
HCOOH CH3COOH
COOH
mravlja kiselina
sirćetna kiselina
MONOKARBOKSILNE
oksalna
DIKARBOKSILNA
H 3C
Br
CH 2
CH 3 CHCOOH
2-brompropanska kiselina
CHCOOH
propenska kiselina
akrilna kiselina
CH 3
CH 3 CH 2 CHCHCOOH
2,3-dimetilpentanska kiselina
O
CH 3 CCHCH 2 CH 2 COOH
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2
CH 2
CHCHCH 2 CH 2 CH 2 COOH
CH 2 CH 2 CH 3
5-okso-4-propilheksanska kiselina
COOH
5-butil-6-heptenska kiselina
HO
Cl
Br
COOH
2-hidroksibenzoeva kiselina
1-brom-2hlorciklopentankarboksilna kiselina
STRUKTURA I FIZIČKE OSOBINE:
O
R
H
O
C
C
O
H
R
O
• karboksilna grupa je izrazito polarna i kaarboksilne kiseline grade
dimere vezane vodoničnim vezama
• posledica dimerizacije su visoke tačke ključanja
Soli karboksilnih kiselina, sapuni i deterdženti
Metanska (mravlja kiselina)
od latinskog formica - mrav
Metanska (mravlja kiselina)
• Bezbojna tečnost, zagušljiva
• Topi se na 8 oC a ključa na 101 oC
• Dobija se kao nuzproizvod pri izradi sirćetne kiseline a takođe
i postupkom iz metanola i ugljenmonoksida
C H 3O H + C O
H C O O C H 3 + H 2O
kat.
C H 3O N a
HCOOCH3
m etil form ijat
m etil estar m ravlje kiseline
H C O O H + C H 3O H
Metanska (mravlja kiselina)
primena
• Konzervans i antimikrobni
agens za stočnu hranu
• U živinarstvu se koristi
protiv Salmonele
• U pčelarstvu za zaštitu
košnica
• Koristi se u industriji
takstila, boja, kože…
• Sirovina je za sintezu
aspartama
Etanska (sirćetna) kiselina
od latinskog acetum - sirće
• Bezbojna tečnost oštrog
mirisa ili beli kristali
• Tačka topljenja 16,5 °C
• Tačka ključanja 118 °C
Etanska (sirćetna) kiselina
proizvodnja
• Na svetskom tržištu se svake godine nađe oko
6,5·106 tona sirćetne kiseline od toga je 5·106
tona novoproizvedene kiseline a ostalo je
dobijeno reciklažom.
• Za proizvodnju sirćetne kiseline koriste se dva
postupka:
• Sintetski postupak
• Biotehnološki postupak (fermentacija)
Etanska (sirćetna) kiselina
primena - prehrana
• U prehrambenoj
industriji se koristi kao
aditiv E260, regulator
kiselosti.
• Koristi se za
konzervisanje
zakišeljavanjem.
• U domaćinstvu ima niz
primena.
Etanska (sirćetna) kiselina
primena – sirovina u hem. industriji
U hemijskoj industriji se koristi
za proizvodnju:
• Vinil acetata 45% (polivinil
acetat boje i lepkovi)
• Acet-anhidrida 30%
(Reagens za acetilovanje,
celuloza acetat, filmska
traka, aspirin, heroin….)
• Estara 20% (etil-acetat, butilacetat, boje i lakovi)
• Polietilen tereftalata (PET)
kao rastvarač
Oksalna kiselina
• Relativno jaka kiselina
• Rasprostranjena u prirodi kod biljaka
• Unošenje većih količina može imati fiziološki
efekat
Oksalna kiselina
Biljke koje sadrže oksalnu kiselinu
Oksalna kiselina
Fiziološki efekat
• U organizmu se vezuje sa Ca2+, Fe2+
kao nerastvorni kristali.
• Utiče na rad bubrega (kamen u
bubregu), ne preporučuje se kod
nekih bolesti kao reumatoidni artritis
itd.
• Dugotrajno konzumiranje biljaka sa
visokim sadržajem oksalne kiseline
može dovesti do problema jer se
odstranjuju esencijalni joni za
organizam
Oksalna kiselina
Ostala primena
• Koristi se za
otklanjanje rđe
• Insekticid u
pčelarstvu
• Koristi se za poliranje
kamena i mermera
Mlečna kiselina
• Nalazi se u siru, kiselom mleku i
kiselom kupusu.
• Nagomilava se prilikom
naprezanja mišića (L-(+)).
• Soli mlečne kiseline se nazivaju
laktati.
Dikarboksilne monooksi kiseline
Jabučna kiselina
• monooksićilibarna ili jabučna
kiselina
• Nalazi se u nezrelim plodovima
jabuke, oskoruše, grožđa itd
• Soli jabučne kiseline se nazivaju
malati
Dikarboksilne dioksi kiseline
Vinska kiselina
• Vinska kiselina je dioksićilibarna
kiselina
• Nalazi se u plodovima voća, najviše
u soku grožđa (K-hidrotartarat)
• soli se nazivaju tartarati
• sastojak je “vinskog kamena”
OH OH
HOOC
C
C
H
H
COOH
Trikarboksilne monooksi kiseline
• limunska kiselina - 2-oksipropan-1,2,3-trikarboksilna
kiselina
• nalazi u plodovima maline, grožđa, dok je nezreli
limun sadrži 6-7%
• soli se nazivaju citrati
Limunska kiselina
• Beli kristali, tačka
topljenja 153 oC
• Rastvorljivost u vodi
133g/ 100 cm3
• Dobija se
fermentacijom
(Aspergillus niger)
Limunska kiselina
upotreba
• Aditiv za hranu E330
• Za osvežavajuća pića
• Vezuje metalne jone
(Ca2+, Mg2+) pa se
dodaje deterdžentima
•
•
•
•
•
Za sokove 50%
Prehrambena ind. 20%
Deterdženti
17%
Kozmetika 7%
Industrija
6%
Tačka ključanja
Faktori koji utiču na tačku ključanja:
TEST
1. Polarnost
Ugljovodonici < aldehidi i ketoni <alkoholi <karboksilne kiseline
2. Dužina niza
3. Razgranatost