LITERATURA Kalač, P.: Organická chemie – základní část. Kalač P.: Organická chemie – přírodní a kontaminující látky. Pacák, J.: Stručné základy organické chemie. Fikr, J.: Názvosloví organické chemie

VÝVOJ ORGANICKÉ CHEMIE CHEMIE SLOUČENIN POCHÁZEJÍCÍCH Z ŽIVÉ HMOTY VITALISTICKÁ TEORIE – ke vzniku organické látky je třeba životní síla („vis vitalis“) teorie zastávaná významnými vědci (např. Berzelius) až do 19. století Friedrich Wohler: syntéza močoviny, v dalších letech také methanu, kyseliny mravenčí a benzenu [NH4]+CNO- zahřívání → kyanatan amonný močovina CHEMIE SLOUČENIN S KOVALENTNÍMI VAZBAMI = CHEMIE UHLÍKU

UHLÍK UHLÍK * 1 s2 2 s2 2 p2 v základním stavu dvojvazný 1 s2 2 s1 2 p3 po první excitaci čtyřvazný !!! UHLÍK

VÝCHODISKA UHLÍK JE ČTYŘVAZNÝ VŠECHNY VAZBY JSOU ROVNOCENNÉ TYPY VAZEB: JEDNODUCHÉ DVOJNÉ TROJNÉ 4) EXISTUJE VOLNÁ OTÁČIVOST KOLEM JEDNODUCHÉ VAZBY

SYSTÉM ORGANICKÝCH SLOUČENIN UHLOVODÍKY R – H, Ar – H HALOGENDERIVÁTY R – X AMINY R – NH3 THIOLY R – SH FENOLY Ar – OH ALKOHOLY R – OH ETHERY R – O – R KETONY R – C – R ║ O ALDEHYDY R – C ═ O │ H KYSELINY R – C ═ O OH

NÁZVOSLOVÍ TRIVIÁLNÍ: nejstarší, název sloučeniny nesouvisí s její strukturou a většinou vychází z vlastností látek nebo jejich zdroje,… chlorofyl (řec. chloros – zelený) glycin (řec. glýkis - sladký) RADIKÁLOVÉ: název se skládá z označení tzv. radikálu (uhlovodíkového zbytku) a z označení tzv.funkční skupiny methylalkohol, diethylether,.. 3) SUBSTITUČNÍ:všechny organické sloučeniny jsou považovány za deriváty příslušného uhlovodíku, ze kterého vznikly výměnou (substitucí) jednoho či více atomů vodíku za jiný atom nebo skupinu atomů kyselina 2 – hydroxypropanová 2 – methylbutan - 1 - ol

TYPY VZORCŮ V ORGANICKÉ CHEMII SUMÁRNÍ (MOLEKULOVÉ) UDÁVÁ PŘESNÝ CELKOVÝ POČET VŠECH ATOMŮ V MOLEKULE CH4 C6H6 C5H12 STRUKTURNÍ (KONSTITUČNÍ) UDÁVÁ DRUH ATOMŮ, JEJICH POŘADÍ A DRUH VAZBY MEZI NIMI CH3- CH2- CH2- CH2- CH3 CH3- CH2- CH- CH3 │ CH3 RACIONÁLNÍ ZJEDNODUŠENÝ STRUKTURNÍ VZOREC CH3- (CH2)3-CH3 KONFIGURAČNÍ ZNÁZORŇUJE PROSTOROVÉ ORIENTACE JEDNOTLIVÝCH VAZEB V MOLEKULE

PŘÍKLAD KONFIGURAČNÍCH VZORCŮ glukosa (α-D-glukopyranosa) kyselina mléčná (D-mléčná kyselina)

IZOMERIE IZOMERY MAJÍ STEJNÝ SUMÁRNÍ VZOREC, ALE ODLIŠNÝ VZOREC STRUKTURNÍ. DRUHY IZOMERIE KONSTITUČNÍ: izomery se liší pořadím atomů a vazeb v molekule ŘETĚZOVÁ stavba uhlíkového řetězce POLOHOVÁ poloha substituentu SKUPINOVÁ různá funkční skupina TAUTOMERIE různá poloha dvojné vazby a H KONFIGURAČNÍ: izomery mají stejnou konstituci, ale různé prostorové uspořádání GEOMETRICKÁ (CIS-TRANS) dvojná vazba OPTICKÁ opticky aktivní (asymetrický) atom

PŘÍKLADY IZOMERŮ ŘETĚZOVÁ IZOMERIE CH3 - CH2 - CH2 - CH2- CH3 CH3 - CH2 – CH - CH3 │ CH3 pentan 2-methylbutan POLOHOVÁ IZOMERIE CH3 – CH = C = CH – CH3 CH2 = CH – CH – CH = CH2 penta-2,3-dien penta-1,4-dien CH3 – CH2 – CH2 – OH CH3 – CH – CH3 OH 1-propanol 2-propanol (propan-1-ol) (propan-2-ol)

PŘÍKLADY IZOMERŮ vinylalkohol acetaldehyd (enolforma) (ketoforma) SKUPINOVÁ IZOMERIE CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH diethylether butan-1-ol CH3 – CH2 – CH2 – CH CH3 – CH2 – C – CH3 ║ ║ O O 1-butanal (butan-1-al) 2-butanon (buta-2-on) TAUTOMERIE CH2 = CH – OH CH3 – CH ║ O vinylalkohol acetaldehyd (enolforma) (ketoforma)

GEOMETRICKÁ IZOMERIE CIS-TRANS izomerie na dvojné vazbě cis – zuzamen - Z trans – E - entgegen

OPTICKÁ IZOMERIE maleinová kyselina cis – butendiová kyselina t.t. 130°C rozpustnost v H2O 79 g/100 ml fumarová kyselina trans – butendiová kyselina t.t 287°C rozpustnost v H2O 0,7 g/100 ml

GEOMETRICKÁ IZOMERIE Na cyklické struktuře cis – 1,2 - dimethylcyklohexan trans – 1,2 - dimethylcyklohexan

DŮSLEDKY GEOMETRICKÉ IZOMERIE Cis- a trans- izomery se liší fyzikálními i chemickými vlastnostmi. Mají často odlišné i biologické účinky. Karotenoidy: nenasycené uhlovodíky, patří mezi izoprenoidy plná biologická účinnost pouze s trans-uspořádáním na všech dvojných vazbách (all-trans) účinnost klesá s izomerizací (vlivem UV-světla) Mastné kyseliny: polynenasycené mají cis-uspořádání Přírodní polymery: mají zásadně odlišné fyzikální vlastnosti Kaučuk: cis- izomer, je pružný Gutaperča: trans-izomer, je křehká

OPTICKÁ IZOMERIE ZÁSADY TVORBY FISHEROVY PROJEKCE: nejvyšší oxidační stupeň nahoru, nejnižší dolu L antipod: ve vzorci vlevo (lat. laevus – levý) D antipod: ve vzorci vpravo (lat. dexter pravý)

OPTICKÁ IZOMERIE KYSELINA D- MLÉČNÁ klínkový vzorec Fisherova projekce

DŮSLEDKY OPTICKÉ IZOMERIE Analytická chemie : roztoky opticky aktivních sloučenin stáčejí rovinu polarizovaného světla – polarimetrie, velikost úhlu otočení je úměrná koncentraci látky v roztoku (+) stáčí po směru hodinových ručiček (-) stáčí proti směru hodinových ručiček Není souvislost mezi typem optického antipodu (L, D) a smyslem stáčení světla, vztah je nahodilý! Biologické důsledky optické aktivity: pouze jeden antipod je biologicky aktivní – L – aminokyseliny, D – sacharidy Racemická směs (racemát) – směs stejných látkových množství obou antipodů, je opticky neaktivní (nestáčí rovinu polarizovaného světla)