DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY funkční deriváty substituční deriváty dojde ke změně ve skupině –COOH náhrada –OH či H ve sk. -COOH dojde ke změně mimo skupinu –COOH náhrada -H v uhlovodíkovém řetězci

acyl = uhlovodíkový zbytek od karboxylové kyseliny   Vzorec Název Acylové skupiny systematický semitriviální název vzorec HCOOH methanová kys. mravenčí kys. formyl HCO– CH3–COOH ethanová kys. octová kys. acetyl CH3–CO– benzen- karboxylová kys. benzoová kys. benzoyl

FUNKČNÍ DERIVÁTY nahrazením H či celé –OH sk. v karboxylové skupině jiným heteroatomem, popř. jinou skupinou atomů SOLI ACYLHALOGENIDY ANHYDRIDY ESTERY AMIDY NITRILY

SOLI př. HCl + NaOH → NaCl + H2O vyskytují se v přírodě vznikají stejně jako soli anorganických kyselin př. HCl + NaOH → NaCl + H2O neutralizace připravují se reakcí karboxylových kyselin s hydroxidy (popř. uhličitanem příslušného kovu) 3CH3COOH + Al(OH)3 → (CH3COO)3Al + 3H2O octan hlinitý ethanoát hlinitý

SOLI názvosloví CH3-COONa (CH3-COO)2Ca H-COOK názvy aniontů se tvoří příponami –oát (-ová) nebo -karboxylát (–karboxylová kyselina) nebo příponou –át, která se připojuje k základnímu názvu kyseliny CH3-COONa (CH3-COO)2Ca ethanoát sodný octan sodný natrium-acetát natrium-ethanoát diethanoát vápenatý octan vápenatý kalcium-diacetát kalcium-diethanoát H-COOK methanoát draselný mravenčan draselný kalium-formiát kalium-methanoát

SOLI reakce zástupci (CH3COO)3Al + H2O→ CH3COOH + Al3+ +OH- v roztoku reagují zásaditě díky hydrolýze (CH3COO)3Al + H2O→ CH3COOH + Al3+ +OH- zástupci octan hlinitý (CH3COO)3Al - v lékařství na otoky octan železitý (CH3COO)3Fe, chromitý (CH3COO)3Cr - barvení tkanin benzoan sodný – konzervační prostředek sodné a draselné soli vyšších mastných kyselin slouží jako mýdla octany (acetáty) šťavelany (oxaláty)

ACYLHALOGENIDY odvozují se náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině halogenem (F, Cl, Br, I) vyrobeny uměle velmi reaktivní vznikají reakcí halogenidů fosforu (PCl5, PCl3) s karboxylovou kyselinou (nutno zahřát)

ACYLHALOGENIDY názvosloví CH3COCl chlorid kyseliny octové acetylchlorid bromid kyseliny benzoové benzoylbromid CH3 (CH2)5COF fluorid kyseliny heptanové

ACYLHALOGENIDY použití jako acylační činidla vnášení acylů do organických sloučenin

ACYLHALOGENIDY reakce SN reaktivnější než karbonylové sloučeniny - elektonegativnější atom halogenu snižuje elektronovou hustotu na karbonylovém uhlíku

ANHYDRIDY vznikají kondenzací dvou karboxylových kyselin se současným odštěpením vody -H2O použití v organických syntézách jako acylační činidla reagují podobně jako acylhalogenidy, ale jsou méně reaktivní v přírodě se nevyskytují

ANHYDRIDY reakce

ANHYDRIDY zástupci kapalina štiplavého zápachu nejběžnější acetylační činidlo acetanhydrid anhydrid kyseliny octové kapalina výroba barviv (fenolftalein) ftalanhydrid anhydrid kyseliny ftalové

ESTERY vznikají reakcí: esterifikací = reakce alkoholu s karboxylovou kyselinou vznikají náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině skupinou –OR’(R’ = zbytek alkoholu) vyskytují se v přírodě

mechanismus esterifikace

ESTERY reakce kyselá hydrolýza = vzniká alkohol a kyselina = rozklad vodou za přítomnosti kyseliny zásaditá hydrolýza (zmýdelnění) vzniká alkohol a sůl kyseliny

kapička tuku se obalí mýdlem, jehož polární hlavy umožní rozpuštění zásaditá hydrolýza (zmýdelnění) podstata výroby mýdla princip fungování mýdla kapička tuku se obalí mýdlem, jehož polární hlavy umožní rozpuštění

vlastnosti, výskyt a využití ESTERY většinou kapalné (ojediněle pevné) látky nerozpustné ve vodě řada z nich má charakteristickou aromatickou vůni, součást přírodních esencí estery vyšších mastných kyselin (palmitové, stearové) a glycerolu jsou součástí tuků a olejů potravinářství, výroba voňavek jako vonné a chuťové přísady

ESTERY zástupci CH3COOCH2CH2CH(CH3)CH3 CH3COOCH=CH2 signál nebezpečí u včel 3-methylbutylester kyseliny octové CH3COOCH=CH2 vinyl-acetát výroba polyvinyl-acetátu – lepidlo na dřevo

ESTERY zástupci vůně HCOOCH2CH3 rum CH3CH2CH2COOCH3 jablka CH3CH2CH2COOCH2CH3 ananas CH3CH2CH2COO(CH2)4CH3 meruňky ethyl-formiát, mravenčan ethylnatý ethylester kys. methanové methylester kys. butanové ethyl-butyrát, máselnan ethylnatý ethylester kys. butanové penthylester kys. butanové

AMIDY CH3CONH2 acetamid ftalimid vznikají náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině skupinou –NH2 vyskytují se v přírodě primární -NH2 CH3CONH2 acetamid b) sekundární (imid) - NH ftalimid

AMIDY primární terciární sekundární

AMIDY příprava amoniak teplota karboxylová kys. amonná sůl

AMIDY příprava

NITRILY vznikají náhradou skupiny –OH i =O v karboxylové skupině skupinou ≡N alkylkyanidy nevyskytují se v přírodě většinou kapaliny nižší bod tání než amidy často jedovaté

NITRILY příprava dehydratací amidů z halogenderivátů

NITRILY zástupci HCN CH3CN prudce jedovatý v hořkých mandlích formylnitril nitril kyseliny mravenčí kyanovodíková kyselina CH3CN prudce jedovaté rozpouštědlo acetonitril nitril kyseliny octové

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELINY funkční deriváty substituční deriváty dojde ke změně ve skupině –COOH náhrada –OH či H ve sk. -COOH dojde ke změně mimo skupinu –COOH náhrada -H v uhlovodíkovém řetězci

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY nahrazením 1 nebo více atomů vodíku v uhlíkovém řetězci jiným atomem nebo skupinou atomů polohu substituentů označujeme číslem nebo řeckým písmenem podobné vlastnosti karboxylovým kyselinám, od kterých jsou odvozeny

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY HALOGENKYSELINY HYDROXYKYSELINY OXOKYSELINY AMINOKYSELINY

HALOGENKYSELINY většinou krystalické, jedovaté látky, leptají pokožku kys. fluoroctová (ethanová) kys. 2,2-dichlorpropionová (propanová) kys. 2-chlormáselná (butanová) kys. 3-chlorbenzoová (benzenkarboxylová)

HALOGENKYSELINY příprava α-halogen kyseliny halogenací karboxylových kyselin β a γ- halogen kyseliny adice HX na nenasycené karboxylové kyseliny

HALOGENKYSELINY vlastnosti jsou silnější než nesubstituované kyseliny čím blíže -X k -COOH, tím je kyselina silnější čím vyšší počet -X, tím je kyselina silnější s klesající elektronegativitou halogenu klesá kyselost v řadě F > Cl > Br

HALOGENKYSELINY reakce SN I- efekt karboxylu zvyšuje elektronový deficit na uhlíku nesoucím halogen

HALOGENKYSELINY zástupci CH2ClCOOH CCl3COOH leptavé účinky používaná v organické syntéze kyselina chloroctová patří k silným kyselinám k hubení plevele CCl3COOH kyselina trichloroctová

HYDROXYKYSELINY krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě kys. hydroxyoctová (ethanová) = glykolová kys. 2-hydroxypropionová (propanová) = mléčná 2-hydroxybutandiová = jablečná 2,3-dihydroxybutandiová = vinná kys. 2-hydroxypropan-1,2,3-trikarboxylová = citronová

HYDROXYKYSELINY příprava - navíc ClCH2COONa → HOCH2COOH + CO2 → hydrolýza sodných solí halogenkyselin H2O ClCH2COONa → HOCH2COOH - NaCl 2-chloroctan sodný 2-hydroxyoctová kyselina = glykolová zahřívání fenolátu s CO2 + CO2 → fonolát sodný salicylan sodný

HYDROXYKYSELINY vlastnosti Cl-CH2COOH HO-CH2COOH kyselost karboxylu je vyšší díky I- efektu (ale menší vliv než X= halogeny) Cl-CH2COOH HO-CH2COOH vyšší I- efekt nižší I- efekt krystalické látky dobře rozp. v H2O

HYDROXYKYSELINY zástupci

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina mléčná (2-hydroxypropanová kyselina) v kyselém mléku, vzniká mléčným kvašením cukrů enantiomery: - levotočivá kyselina D - pravotočivá kyselina L - ve svalech při anaerobním odbourávání sacharidů

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina vinná (2, 3-dihydroxybutandiová kyselina) enantiomery: levotočivá kyselina D – vzácnější, v přírodě není pravotočivá kyselina L – v přírodě, hrozny - vinan sodnodraselný (Seignettova sůl)- v analytické chemii (Fehlingův roztok) kyselina jablečná (2-hydroxybutandiová kyselina) v nezralém ovoci

HYDROXYKYSELINY zástupci kyselina citrónová (2-hydroxypropan -1,2,3- trikarboxylová kyselina) v mnoha plodech bezbarvá, krystalická, kyselá chuť Krebsův cyklus barvení tkanin potravinářství- konzervační prostředek, příprava nápojů v lékařství- konzervace krve

HYDROXYKYSELINY zástupci kyseliny salicylová (2-hydroxybenzenkarboxylová kys.) volná nebo ve formě esterů v některých rostlinách bakteriostatické účinky (antiseptikum, konzervace) salicylan sodný- lék proti revmatismu kyselina acetylsalicylová (acylpyrin) antipyretikum (snižuje horečku)

OXOKYSELINY předpona: oxo- aldokyseliny ketokyseliny významnější ketokyseliny

OXOKYSELINY zástupci kyselina pyrohroznová (2-oxopropanová kyselina) metabolismus sacharidů - meziprodukt zahřátím dekarboxyluje → acetaldehyd acetylkoenzym A

AMINOKYSELINY v přírodě nejběžnější α-aminokyseliny (-NH2 vázaná na 2. uhlík) L-řady nejvýznamnější: 20 α-aminokyselin (tzv. kódové AMK)- základní stavební jednotky všech bílkovin

AMINOKYSELINY názvosloví příprava hlavně triviální předpona: amino- alanin 2-aminopropanová kyselina příprava působením NH3 na α-halogenkyseliny

AMINOKYSELINY vlastnosti krystalické látky, rozpustné v H2O amfoterní látky (amfolyty)- obsahují – COOH (kyselý charakter) a –NH2 (bazický ch.) izoelektrický bod- pH, při kterém má AMK dokonale dipolární strukturu (navenek nevykazuje žádný náboj) v alkalickém prostředí → anionty v kyselém prostředí → kationty zástupci- kódové AMK- rostliny- samovýroba AMK živočichové- některé AMK vyrábějí transaminací většina- esenciální AMK- příjem potravou ve formě bílkovin izoelektrický bod

AMINOKYSELINY reakce amfolyty→ reagují s kyselinami i zásadami: se zásadami bazický charakter kyselý charakter

AMINOKYSELINY reakce vzájemná kondenzace (hlavně α- aminokyseliny) → vznik peptidů

KONEC