Substituční deriváty karboxylových kyselin

Co jsou substituční deriváty karboxylových kyselin? Látky odvozené od karboxylových kyselin Vznikají náhradou atomu vodíku v uhlovodíkovém zbytku jiným atomem nebo skupinou atomů

Co jsou substituční deriváty karboxylových kyselin? Halogenkyseliny, hydroxykyseliny, aminokyseliny, ketokyseliny K vyznačení polohy substituce se využívají písmena řecké abecedy 5 4 3 2 1

1) Halogenkyseliny Vznik – náhradou atomu vodíku atomem halogenu Názvosloví: určení polohy substituentu + název halogenu + název kyseliny př. 2 – chlorethanová kyselina α – chlorethanová kyselina

Procvičování názvů 2-brompropanová kyselina β- chlorbutanová kyselina Zakresli vzorec následujících halogenkyselin 2-brompropanová kyselina β- chlorbutanová kyselina 3-brom-2-chlorbutanová kyselina Zapiš název následujících halogenkyselin

Příprava halogenkyselin Halogenace karboxylových kyselin Často nutné využití katalyzátoru či zvýšené teploty Př. Chlorace kyseliny octové CH3-COOH → ClCH2-COOH ClCH2-COOH → Cl2CH-COOH Cl2CH-COOH → Cl3C-COOH Cl2 -HCl Cl2 -HCl Cl2 -HCl

Vlastnosti a význam halogenkyselin - dobře rozpustné ve vodě a polárních organických rozpouštědlech - silnější kyseliny, než kyseliny původní (kys.trichloroctová patří k nejsilnějším kyselinám) - toxické látky s leptavými účinky Význam: - výchozí látky při syntéze jiných substitučních derivátů Kys.trichloroctová se používá k hubení plevele Síla halogenkarboxylových kyselin je vzhledem k zápornému indukčnímu efektu halogenů větší než výchozích kyselin. Vliv substituentu se stoupající vzdáleností od karboxylové skupiny klesá. Síla roste se zvyšujícím se počtem navázaných halogenů

2) Hydroxykyseliny Vznik: náhrada atomu vodíku hydroxylovou skupinou – OH Názvosloví: určení polohy substituentu + předpona hydroxy + název kyseliny př. 2-hydroxyethanová kyselina

Procvičování názvů Zakresli vzorce následujících hydroxykyselin 3-hydroxypropanová kyselina 2,3-dihydroxybutanová kyselina Zapiš názvy následujících hydroxykyselin

Hydroxykyseliny a optická izomerie Optické izomery - molekuly stejného chemického složení, které nejsou ztotožnitelné se svými zrcadlovými obrazy = optické antipody = enantiomery

Hydroxykyseliny a optická izomerie - látky, které jsou schopné otáčet rovinu polarizovaného světla buď doprava či doleva - racemická směs: směs, kde je poměr izomerů pravotočivých a levotočivých 1:1

Vlastnosti, význam Kyselina citrónová (E330) - 2-hydroxypropan-1,2,3-trikarboxylová kys. - vznik kysáním odpadní směsi z cukrovarů (melasy) - využití: potravinářství, domácnost : konzervační prostředek

Vlastnosti, význam Kyselina mléčná (E270) - 2-hydroxypropanová - vznik mléčným kvašením ze sacharidů - vznik – v mléce, při kysání zelí, při svalové práci

Triviální názvy hydroxykyselin Kys.mléčná = 2-hydroxypropanová Kys.citrónová = 2-hydroxypropan- 1,2,3-trikarboxylová kys. Kys.jablečná = 2-hydroxybutandiová Kys.vinná = 2,2‘- dihydroxybutandiová Kys.salicylová = 2-hydroxybenzenkarboxylová

3) Aminokyseliny Vznik: náhrada atomu vodíku aminoskupinou – NH2 Užití zejména triviálního názvosloví Vznikají z nich peptidy a proteiny Př. valin

Systematické nazvosloví určení polohy substituentu + předpona amino + název kyseliny př. 2-aminoethanová kyselina Úkol: - zakresli vzorcem: α-aminopropionová kyselina - zapiš název:

Triviální názvosloví označujeme je triviálními názvy nebo třípísmenkovými zkratkami

Pár triviálních názvů Alanin – zkratka Ala - α -aminopropionová Glycin – Gly - α-aminooctová kyselina Glutamová kyselá Arginin-zásaditá

Pár triviálních názvů Glutamová – Glu - α -aminoglutarová kyselina Lysin – Lys - 2,6-diaminohexanová kyselina Glutamová kyselá Arginin-zásaditá

Aminokyseliny Přehled názvů dvaceti základních AMK a jejich zkratek

Vlastnosti aminokyselin Většinou: bílé krystalické látky : rozpustné ve vodě Většina AK v přírodě jsou α-kyseliny Esenciální AK: Nepostradatelné Lidské tělo si je neumí syntetizovat (např.valin, leucin,..)

Vlastnosti aminokyselin Proteinogenní AK: Aminoskupina je většinou v poloze α ke skupině karboxyové Až na nepatrné výjimky jsou všechny proteiny ve všech živých organismech sestaveny z pouhých 20 druhů aminokyselin

Peptidová vazba Molekuly aminokyselin mohou vzájemně reagovat Aminoskupina jedné AK reaguje s karboxylovou skupinou druhé AK za odštěpení vody

Peptidová vazba Vznik seskupení atomů –CO-NH- = PEPTIDOVÁ VAZBA Při reakci dvou AK – vznik dipeptidu Při reakci více AK: užití násobných předpon

Vznik petidové vazby

Vlastnosti aminokyselin Molekuly aminokyselin jsou amfoterní: - aminoskupina: zásaditý charakter - karboxylová skupina: kyselý charakter → reagují s kyselinami i se zásadami za vzniku solí

zbytek kyselá skupina a - uhlík zásaditá skupina

Aminokyseliny a) nízké pH → potlačení disociace karboxylové skupiny (protonizace) → AMK se chová jako kationt b) vysoké pH → deprotonizuje se amoniová skupina → AMK se chová jako anion c) izoelektrický bod (pI) → molekula AMK se nepohybuje v elektrickém poli

Vznik solí aminokyselin

Aminokyseliny - jsou opticky aktivní, kromě glycinu (NH2CH2COOH) → stáčejí tedy rovinu polarizovaného světla → nelze je natočit tak, aby se zároveň kryly jejich levé a pravé strany dva enantiomery bromfluorchlormethanu - cenrálním atomům se říká centra asymetrie (chirality, řecky cheir = ruka) → asymetrickými centry jsou α-atomy C všech AMK (kromě glycinu !)

Aminokyseliny COO- H C H NH3+ COO- R C H NH3+ GLYCIN ostatní AMK proteinogenní AMK jsou v L-formách (levotočivé) glycin není opticky aktivní molekuly se totiž dělí na levotočivé a pravotočivé → levotočivé = levorotační (latinsky laevus = levý……..L) → pravotočivé = dexrotační (latinsky dexter = pravý……D)

Jak zjistíme směr otáčení ? - pomocí přístroje zvaného polarimetr

Příprava aminokyselin Reakcí halogenkyselin s vodným roztokem amoniaku:

Příprava aminokyselin Aromatické aminokyseliny se připravují redukcí nitrosloučenin

Využití aminokyselin Potravinářství: Aspartam – umělé sladidlo do nealkoholických nápojů a mléčných výrobků - hlavním sladidlem diabetiků Glutaman sodný = glutamát sodný = glutasol – dochucovací prostředek Aspartam - Je to dipeptid, který je složen ze dvou aminokyselin (L-asparagové a L-fenylalaninu) jako metylester Glutasol- krystalická forma sodné soli kyseliny L-glutamové

Využití aminokyselin Medicína Framykoin – peptidové antibiotikum bacitracin Estery kys. 4-aminobenzoové – lokální anestetika (benzokain, prokain) Komerčně dostupný bacitracin je směs nejméně devíti různých polypeptidů, jejichž hydrolýzou vznikají následující aminokyseliny: L-cystein, kys.D-glutamová, L-histidin, L-isoleucin, Lleucin, t-lysin, D-ornithin, D-fenylalanin a kys. Dt-asparagová. Léčivo - antibiotikum používané téměř výhradně zevně, většinou v kombinaci s neomycinem, působí na četné G+ bakterie včetně stafylokoků, streptokoků, klostridií a Corynebacterium diphteriae; je účinný i na Treponema pallidum a některé G- koky. benzokain – látka působící místní znecitlivění lokální anestetikum

4) ketokyseliny Účastní se biochemických pochodů Skupina C=O

4) ketokyseliny Kyselina pyrohroznová = 2-oxopropanová Kyselina acetoctová = 3-oxobutanová Kyselina oxaloctová = 2-oxobutandiová