Otázka: Deriváty karboxylových kyselin, optická izomerie, deriváty kyseliny uhličité
Předmět: Chemie
Přidal(a): VityVity
Optická izomerie
– izomerie je stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule a tedy i chemické a fyzikální vlastnosti
– druh prostorové izomerie, při níž je vztah mezi izomery (antipody) totožný vztahu předmětu a jeho zrcadlového obraz
– jsou opticky neztotožnitelné
– podmínkou je asymetrický (chirální) uhlík – uhlík, na kterém jsou navázány čtyři různé substituenty
– důsledkem je optická aktivita
– schopnost otáčet rovinu polarizovaného světla
– doprava +; doleva –
– racemická směs
– směs antipodů (+ a -) v poměru 1:1
– směs je opticky neaktivní
– př. alanin
Deriváty karboxylových kyselin
– deriváty se dělí na substituční a funkční
– substituční deriváty
– skupina COOH zůstává (zůstávají kyselinami)
– nahrazen je jakýkoliv H z uhlovodíkového zbytku
a) Halogenderiváty karboxylových kyselin
– vlastnosti nejvíce ovlivňuje substituent na α-uhlíku
– vlivem -I-efektu posíleným halogenem kyselost oproti nesubstituovaným kyselinám roste
– čím více substituentů na α-uhlíku, tím se jedná o silnější kyselinu
– dobře rozpustné ve vodě, v organických rozpouštědlech
– kapalné, krystalické
– leptavé, toxické
přehled
– kyselina chloroctová
– krystalická, leptavé účinky v organické syntéze
– kyselina trichloroctová
– krystalická, bezbarvá, leptavé účinky
– jedna z nejsilnějších organických sloučenin
– KA – 2*10-1
– leptání bradavic
– kyselina fluoroctová
– prudce jedovatá
– tropické rostliny (acacia georgiama)
b) Aminokyseliny
– bílé, krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě
– amfoterní
– COOH – kyselá
– NH2 – zásaditá
– probíhá vnitřní disociace
– vzájemná interakce funkčních skupin v rámci jedné molekuly (závisí na pH prostředí)
- a) v neutrálním prostředí
- b) v zásaditém prostředí
- c) v kyselém prostředí
v prostředí s určitým pH – ionty se pohybují účinkem stejnosměrného elektrického napětí různou rychlostí, využívá se k oddělení směsí AMK a jejich identifikaci – elektroforeza
– izoelektrický bod
– hodnota pH, při které jsou obě skupiny disociovány do stejného stupně (celkový náboj je nulový, nepohybují se k žádné elektrodě)
– při tomto pH jsou nejméně rozpustné ve vodě
– výskyt, význam
– α-L-AMK – stavební jednotky peptidů, bílkovin (20)
– aspartam – umělé sladidlo, kyselina asparagová + fenylalanin
– prokain – ester kyseliny 4-aminomáselné
– glutasol – glutamát sodný
– framykoin – peptidové antibiotikum
– esenciální AMK
– nepostradatelné pro živočichy, nedokáží si je vytvořit, musí je přijímat v potravě
– rozvětvený řetězec, aromatické, heterocykly, se sírou
– optická izomerie
c) hydroxykyseliny
– obsahují jednu nebo více OH skupin, zvyšuje se jejich kyselost, ale jsou stále slabší než halogenderiváty karboxylových kyselin
– sirupovité kapaliny nebo pevné látky
– lépe rozpustné ve vodě než nesubstituované
– díky OH skupině mají podobné (stejné) vlastnosti jako alkoholy (fenoly)
– oxidací může dojít ke štěpení, vzniku aldehydkyselin, ketokyselin
– aromatické – elektrofilní substituce na benzenovém jádře
přehled
– kyselina mléčná (2-hydroxypropanová)
– soli – laktáty
– vznik
– mléčným kvašením cukerných roztoků (lactobacilus streptococus) – př.: kyselé mléko, kefír, jogurt, zelí
– odbouráváním kyseliny pyrohroznové při nedostatku kyslíku >> práce svalů na kyslíkový dluh
použití – redukční činidlo při vybarvování tkanin, lékařství, odvápňování koží, kvasný průmysl (konzervační účinky)
– kyselina jablečná
– nezralé ovoce, meziprodukt metabolismu rostlin
– kyselina vinná
– má 4 izomery, ale jen dva jsou opticky aktivní
využití
(+)vinná – potravinářství (prášky do pečiva), fehlingův roztok (vinan draselno sodný), barvířství (mořidlo)
(-)vinná – „vinný kámen“ – kyselá draselná sůl
– kyselina citronová (2-hydroxypropan-1,2,3-trikarboxylová)
– volně – citrusové plody, rybíz, brusinky, borůvky
– meziprodukt metabolismu (citrátový cyklus)
výroba – zkvašování cukerných roztoků (melasa)
– appergillus niger
– bezbarvá krystalická, kyselá, dobře rozpustná ve vodě
použití – textilní (barvení), potravinářství (nápoje, cukrářské výrobky), lékařství (krev – váže Ca2+)
– kyselina salicylová (salix – vrba) (2-hydroxybenzoová)
– bezbarvá, krystalická, silnější než benzoová
použití – baktericidní účinky (antiseptikum), salicylan sodný (léčba revmatismu)
– kyselina acetylsalicylová
– acylpyrin (antipyretikum)
– kyselina p-aminosalicylová
– PAS – lék proti TBC
– kyselina gallová
– dubová kůra, duběnky, listy čajovníku
– složka taninu (svíravé účinky)
– bezbarvá krystalická látka
– redukční účinky
použití – antrachinonová barviva, kožní lékařství, tanin (barvení vlny, střevní choroby, popáleniny), dříve se z ní vyráběl inkoust
– Funkční deriváty
– substituce H nebo OH v hydroxylu v karboxylu
– už nejsou kyselinami
a) soli
– náhrada H+ v hydroxylu kationtem kovu
– názvosloví – latinsky kation kovu + uhlovodík oát
HCOOK kalium-methanoát (mravenčan draselný)
CH3COONa natrium ethanoát (octan sodný)
b)halogenidy
– názvosloví – acyl + halogenid x opisem
CH3-CO-Cl acetylchlorid (ethanoylchlorid) x chlorid kyseliny octové
– kapalné, krystalické, štiplavý zápach
– leptavé účinky
– nižší teploty tání a varu než u původních kyselin
– vlivem polarity vazby Cδ+-Clδ- jsou velmi reaktivní, více než kyseliny, reaguji s nukleofilními činidly
použití – acylace – elektrofilní substituce arenů – acylační činidla
– výroba esterů, amidů, anhydridů
c) amidy
– názvosloví – uhlovodík + amid
CH3CH2CH2CONH2 butanamid
– vysoká teplota tání (vodíkové můstky)
– bazické
– vyšší – pevné látky
– působením silných kyselin podléhají hydrolýze
– cyklické – laktany
d) anhydridy
– názvosloví – uhlovodík + anhydrid
CH3COO ethananhydrid, acetanhydrid, opisem anhydrid kyseliny octové
– kapaliny s leptavými účinky, rozpustné v polárních organických rozpouštědlech
– reagují s ethanolem a vodou
– méně reaktivní než halogenidy
e) estery
– přírodní (lipidy) a syntetické (PES – polyestery – vlákna pryskyřice)
– názvosloví – jako soli, ale místo názvu kationtu je název uhlovodíkového zbytku
CH3CH2COOCH3
systematické – methyl-propanoát
triviální – octan ethylnatý, ethylester kyseliny octové
– kapalné, od vyšších mastných kyselin pevné
– málo rozpustné ve vodě, dobře rozpustné v nepolárních rozpouštědlech
– nízké teploty tání a varu (netvoří vodíkové můstky)
– alkalickou hydrolýzou vznikají mýdla (MK, NaOH)
– nižší – ovocné vůně (parfémy, esence – tresti)
– rozpouštědla lepidel, laků
– vosky, tuky, oleje
příprava – karboxylová kyselina s alkoholem za vysokých teplot a kyselinou sírovou za vzniku esteru a vody
přehled
– ethylacetát, butylacetát – rozpouštědla
– esence:
propylacetát – hruška
pentylacetát – banán
oktylacetát – pomeranč
ethylformiát – rum
– estery kyseliny akrylové (propenové) – akrylová vlákna, organická skla (plexisklo), zubní protézy
– estery kyseliny ftalové – změkčovadla PVC
– dimethylftalát – repelenty
f) nitrily
– jedovaté látky
R-C≡N|
– kapalné, krystalické, rozpustné ve vodě
– vznikají dehydratací amidu
přehled
– akrylonitril
– methannitril
HCN
Deriváty kyseliny uhličité
– dá se na ni nahlížet jako na karboxylovou kyselinu
– nestálá kyselina – v čistém stavu neexistuje
– dvojsytná
– ze strukturního vzorce je vidět, že obsahuje karboxyl, můžeme tedy odvodit:
a) soli
b) organické látky
– halogenidy
– chlorid kyseliny uhličité
– nestálá kyseliny chlormravenčí
dichlorid kyseliny uhličité
– fosgen – jedovatý plyn, bojový plyn
– vzniká při tepelném rozkladu tetrachlormethanu, chlorovaných uhlovodíků
– reaktivní
– amidy
– kyselina karbamová
– nestálá, stabilní jsou až její soli a estery
– soli – karbamany
– estery – urethany
– praktický význam mají polyurethany
výroba – alkyl izokyanát (R-N=C=O) + glykol
vznikají hmoty různých vlastností >> kartáče na šaty, houby, výplně matrací, sedadel automobilů (molitan) – lehčený
urethanové pryže – pevné, odolné proti obrusu, schopné tlumit nárazy
– močovina (urea)
– diamid kyseliny uhličité
– produkt metabolismu bílkovin u savců
– bílá krystalická látka, rozpustná ve vodě, v ethanolu
– zahříváním (160°C) vzniká biuret – s Cu2+ tvoří fialový komplex
– reakce se používá k důkazu bílkovin – peptidové vazby – biuretová
– výroba aminoplastu (formaldehyd + močovina >> močovinoformaldehydové pryskyřice)
– tepelně stálé
– izolační materiály
– nábytkářství (umakart
– dusíkaté hnojivo
– umělé krmné směsi
– barbituráty (hypnotika)
