Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA

CH38 – Organické deriváty síry

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.

SULFONOVÉ KYSELINY

=

SULFOKYSELINY

• organické kyseliny deriváty uhlovodíků, které obsahují ve své struktuře charakteristickou skupinu = sulfoskupinu –SO

3 H

O  R S O H O

SULFONACE

=

ZAVÁDĚNÍ SKUPINY

–

SO

3

H

činidlo: koncentrovaná H 2 SO 4 , oleum nebo SO 3 H 2 SO 4 + H 2 O

SULFONACE

-

ELEKTROFILNÍ SUBSTITUCE

• • •

elektrofilní částice E

 reaguje s  systému molekuly arenu  elektrony aromatického vzniká 

-komplex

přesmyk  -komplexu na  -komplex (E  poutána k uhlíkovému atomu aromatického jádra – jádro ztrácí aromatický charakter)

odštěpení H +

(reaguje s HSO 4 k němuž je vázán E  za vz. H 2 SO 4 ) z atomu uhlíku, - obnoví se aromatický charakter

SULFONOVÉ KYSELINY

=

NÁZVOSLOVÍ

• • • substituční názvy: zakončení sulfonová kyselina (pokud je skupinou hlavní) předponou sulfo - (pokud je skupinou vedlejší) • • • • •

CH 3 SO 3

H – kyselina methansulfonová C 6 H 5

SO 3

H – kys. benzensulfonová C 6 H 4 OHSO

3

H – kys.fenolsulfonová

C 12 H 25

C 6 H 5

SO 3

H – kys.dodecylbenzensulfonová 3- sulfobenzoová kyselina ……………………………… SO 3 H

F

YZIKÁLNÍ VLASTNOSTI

• bezbarvé, krystalické látky • velmi dobře rozpustné ve vodě • hygroskopické • z vodných roztoků se získávají vysolováním např. s NaCl

P

ŘÍPRAVA

a) alkansulfonových kyselin: oxidace alkanů

R – H + SO 2

.

oxidace thiolů

+ ½ O 2 R – SO 3 H (kat. V R – SH + 3 O R – SO 3 H (ox. č. HNO 3 ) 2 O 5 )

b) arensulfonových kyselin: sulfonace aromatických sloučenin

R

EAKTIVITA

• jsou silnější než karboxylové kyseliny( silná polarizace skupiny –OH vlivem kladného náboje síry) • vodík ve vodném roztoku odštěpován (disociace): R-SO 3 H + H 2 O -> R-SO

3 -

+ H 3 O + • s alkalickými hydroxidy reagují za vzniku solí: H 3 C-SO 3 H + NaOH -> H 3 C-SO 3 Na + H 2 O (kyselina methansulfonová ) (methylsulfonan sodný)

S

ULFONYLCHLORIDY

=

DŮLEŽITÉ FUNKČNÍ DERIVÁTY

• • •

Příprava chloridů sulfonových kyselin:

reakce kyseliny nebo soli s chloridem fosforečným R – SO R – SO 3 2 H + PCl 5  – ONa + PCl 5 R – SO  2 – Cl + POCl R – SO 2 3 + HCl – Cl + POCl 3 + NaCl sulfochlorace = reakce alkanu s oxidem siřičitým a chlorem za světla (S R ) R – H + SO 2 + Cl 2  R - SO 2 Cl + HCl U aromatických – reakce s kyselinou chlorosírovou (S E ) HOSO 2 Cl SO 2 Cl + H 2 SO 4 + HCl

S

ULFONAMIDY

=

FUNKČNÍ DERIVÁTY

• chemoterapeutika (toxické pro patogenní mikroorganismy), náhrada či podpora antibiotik NH 2 NH 2 NH 2 + PCl 5 - POCl 3 - HCl + NH 3 - HCl O S O OH O S O Cl O S O NH 2

P

OUŽITÍ

• výroba tenzidů (povrchově aktivních látek) – sodné soli sulfonových kyselin • výroba vodorozpustných barev (fenolsulfonové a naftol - sulfonové kyseliny) obr. č. 1 Tenzidy

T

ENZIDY

• tenzidy – snižují povrchové napětí vody – nepolární konec se přichytí na nečistotu a ta se rozpustí ve vodě (díky polárnímu konci) R SO 3 Na + nepolární část hydrofobní polární část hydrofilní

Ú

LOHA

• • • Vyhledejte na internetových stánkách pojmy: tenzidy saponáty detergenty a zpracuj na toto téma krátký referát.

THIOLY

=

THIOALKOHOLY

(

THIOFENOLY

) =

MERKAPTANY

obecná charakteristika:

• sirné obdoby alkoholů a fenolů, které obsahují

sulfanylovou skupinu - SH

• Obecný vzorec R – SH

N

ÁZVOSLOVÍ

• • pokud – SH je hlavní skupina pokud – SH je vedlejší skupina   koncovka předpona

– thiol sulfanyl –

( dříve merkapto –) • • • CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 SH – butanthiol HSCH 2 COOH – sulfanylethanová kys.

C 6 H 5 SH – benzenthiol (ne thiofenol)

F

YZIKÁLNÍ VLASTNOSTI

• • • methylthiol je plyn nižší, alifatické thioly jsou kapaliny v pevném skupenství se zpravidla jedná o bílé krystalické látky • • • ve vodě téměř nerozpustné velmi silně zapáchající látky větší Mr než odpovídající alkoholy, ale nižší tv (síra má malou schopnost vytvářet vodíkové můstky)

C

HEMICKÉ VLASTNOSTI

• • podléhají podobným reakcím jako alkoholy silnější kyseliny než odpovídající alkoholy → slabší báze → silnější nukleofil (>S

N

než S

E

) • podléhají neutralizacím za vzniku solí: THIOLÁTY CH 3 CH 2 CH 2 SH + NaOH  CH 3 CH 2 CH 2 SNa + H 2 O propanthiol propanthiolát sodný •

snadná oxidace

 

disulfidy sulfonové kyseliny

O

XIDACE

a) mírnými ox. činidly (vzduch, I 2 )

oxidací mírnými oxidačními činidly vznikají disulfidy

2 SH + 1/2 O 2 - H 2 O S S thiofenol difenyldisulfid 2 CH 3 -CH 2 -SH + I 2 ethanthiol  CH 3 -CH 2 -S-S-CH 2 CH 3 + 2 HI diethyldisulfid

O

XIDACE

b) silnými oxidačními činidly (např. HNO 3 )

vznikají sulfonové kyseliny

SH HNO 3 SO 3 H kyselina benzensulfonová CH 3 CH 2 SH HNO 3 CH 3 CH 2 SO 3 H kyselina ethansulfonová

V

ÝROBA

• reakcí odpovídajícího alkoholu se sulfanem H 2 S v kyselém prostředí (katalyzátor oxid hlinitý) CH 3 OH + H 2 S → CH 3 SH + H 2 O

V

ÝSKYT

• • • • • • • způsobují charakteristický pach mléka, mléčných výrobků, zápach česneku (allylthiol) a cibule (propan-1-thiol) sekrety žláz skunkovitých šelem (3-methylbutan-1-thiol) methylthiol vzniká v zažívacím traktu savců rozkladem proteinů při trávení vyskytují se v ropě, uhlí a kondenzátu zemního plynu v energetice způsobují thioly problémy svou přítomností ve skládkovém plynu a bioplynu. charakteristický zápach u nesprávně skladovaných vín, který má za následek jejich znehodnocení

V

ÝZNAM

• ethanthiol využití k odorizaci zemního plynu, (který je v čistém stavu bez zápachu a tvoří se vzduchem výbušnou směs) • butanthiol – v sekretech tchoře obr.č.2 Tchoř

S

ULFIDY

• • • organické sloučeniny, v nichž jsou na atomu síry vázány dva uhlovodíkové substituenty sirné analogy etherů Obecný vzorec R – S – R´ např. CH 3 -S-CH 3 C 6 H 5 – S – CH 3 dimethylsulfid fenyl(methyl)sulfid

F

YZIKÁLNÍ VLASTNOSTI

• ostře páchnoucí kapaliny • teploty varu ve srovnání s ethery vyšší • ve vodě nerozpustné • rozpustné v ethanolu a diethyletheru

R

EAKCE

-

OXIDACE

1. mírnými ox. činidly (jodistany) - vznikají sulfoxidy O NaIO 4 CH 3 S CH 2 CH 3 CH 3 S CH 2 CH 3 ethylmethylsulfid ethylmethylsulfoxid 2. peroxidem vodíku - vznikají sulfoxidy a při přebytku peroxidu

vznikají sulfony

O O H 2 O 2 H 2 O 2 CH 3 S CH 2 CH 3 CH 3 S CH 2 CH 3 CH 3 S CH 2 CH 3 O 3. silnými ox. činidly (HNO 3 ) - vznikají sulfony CH 3 S CH 2 CH 3 HNO 3 O CH 3 S O CH 2 CH 3 ethylmethylsulfon

V

ÝZNAM A POUŽITÍ

• diallyl sulfid CH 2 = CH – CH 2 – S – CH 2 – CH = CH 2 obsažen v cibulové a česnekové silici •

2,2´- dichlordiethylsulfid (yperit)

hustá olejovitá kapalina, bojová chemická látka vyvolávající na pokožce puchýře Cl – CH 2 – CH 2 – S – CH 2 – CH 2 – Cl obr.č. 3 Účinky yperitu

Ú

LOHA

• •

Vyhledej informace o původu, vlastnostech a účincích yperitu. Využij: http://cs.wikipedia.org/wiki/Yperit Zpracuj jako krátký referát

Použité informační zdroje

Obrázky

[1] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z http://www.infovek.sk/predmety/chemia/externe/majka/cistiaceprostr.gif

[2] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z http://www.nasepriroda.cz/incimgs2/npr 201001-0005_05_5.jpg

[3] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/Yperit

Literatura

KLOUDA, Pavel. ANNA JANECZKOVÁ. Organická chemie. druhé. Ostrava: Pavel Klouda, 2001. ISBN 80-86369-04-8.

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.