Deriváty karboxylových kyselin

Dělení: Funkční deriváty: deriváty karboxylové skupiny vznik - náhrada atomu vodíku - náhrada hydroxylové skupiny názvosloví: specifická koncovka podle typu derivátu Substituční deriváty deriváty uhlovodíkového zbytku obsahují skupinu COOH

Funkční deriváty

a) soli karboxylových kyselin Pentanolát sodný

a) soli karboxylových kyselin Funkční deriváty karboxylových kyselin Vznik: neutralizace karboxylových kyselin anorganickými zásadami + → +

Názvosloví: - dvouslovný název - první slovo: ion = odvozen od kyseliny - druhé slovo: kationtu od příslušné zásady př. propanoát sodný neboli natrium-propanoát nebo opisným způsobem: sodná sůl kyseliny propionové (propanové)

Procvičení Máselnan sodný Mravenčan draselný Hlinitá sůl kyseliny octové Natrium- acetát Dinatrium-butandioát

Významné soli karboxylových kyselin Octan hlinitý (CH3COO)3Al používá se jako vodný roztok obklady proti otokům, naraženinám, podvrknutí kloubů nohou „Setkáme-li se s překážkou, ubrzdíme to podrážkou. Kdo neumí říditi, dá si octan hlinitý“

Významné soli karboxylových kyselin Benzoan sodný E 211 – konzervační látka limonáda, energetické nápoje minerální vody (Magnesia multia, Poděbradka) kompoty, džemy

Významné soli karboxylových kyselin Glutaman sodný E 621 – zvýrazňovač chuti sodná sůl kyseliny glutamové (aminokyselina) nejběžnější přísada do potravin

Významné soli karboxylových kyselin Mýdlo Hlavní složka = sodné či draselné soli karboxylových kyselin Kyseliny- palmitová - stearová

Mýdlo Dlouhé uhlovodíkové řetězce odpuzující vodu: hydrofóbní část molekuly (hydro – voda, fóbie – strach, obava) Zbytek karboxylové skupiny s navázaným atomem sodíku (draslíku) vodu přitahují: hydrofilní část řetězce (hydro – voda, filie – přitažlivost)

Jak funguje mýdlo? Mezi molekulami vody – přitažlivé síly, ty jsou příčinou tzv. povrchového napětí Díky povrchovému napětí se molekuly vody snaží spojovat mezi sebou, nikoliv s nečistotou

Mýdlo snižuje povrchové napětí vody – voda s mýdlem „obalí“ nečistotu tak, že molekuly mýdla směřují svým hydrofilním koncem ven – natočena k molekulám vody Hydrofilní řetězce zachycují nečistotu – ta je držena v jakési „komůrce“ z molekul mýdla a rozpuštěna ve vodě – nutno vypláchnout další vodou – tím je nečistota odstraněna micely

Mycí prostředky = detergenty Látky povrchově aktivní = tenzidy

OTÁZKY A ÚKOLY Na obrázku je model aniontu molekuly mýdla (palmitát). Vyznačte jeho hydrofilní a hydrofobní část. Hydrofobní část Hydrofilní část

nečistota (uvnitř micely) hydrofilní část (vnější) OTÁZKY A ÚKOLY Anionty mýdla jsou ve vodném roztoku uspořádány ve formě micel (kulovitých útvarů). Vyznačte hydrofobní a hydrofilní část micely a lipofilní nečistotu. lipofilní nečistota (uvnitř micely) hydrofilní část (vnější) hydrofobní část (vnitřní)

OTÁZKY A ÚKOLY Molekuly mýdla ve vodě disociují na Na+ či K+ a RCOO-. Vyberte správnou variantu. Vlastní detergentní účinek mýdla mají: pouze anionty pouze kationty anionty i kationty

OTÁZKY A ÚKOLY Vyberte správnou variantu. Hydrofobní nečistota bude ve vodném roztoku mýdla: obklopována anionty mýdla a postupně uzavírána do micel, které se postupně rozdělují na stále menší a menší obklopována hydrofilními částmi aniontů mýdla a postupně vypuzována z micel do roztoku, tak se hydrofobní nečistota disperguje

b) Estery Ethylpropanoát (ethylester kyseliny pentanové)

b) Estery Obecný vzorec: Rovnice vzniku esteru:

Vznik esterů - esterifikace Nukleofilní adice alkoholu na karboxylový uhlík za vzniku esteru dané kyseliny a vody. Probíhá za kyselé katalýzy

Názvosloví esterů Ester jako sůl - dvouslovný název - první slovo: ion = odvozen od kyseliny - druhé slovo: název uhlovodíkového zbytku + přípona -natý Př. propanoát ethylnatý

b) Opisný způsob víceslovný název 1. název R´ ester 2. kyseliny R-COOH Př. ethylester kyseliny propanové

Procvičování názvosloví Pojmenuj: Zakresli vzorcem: butanoát propylnatý butylester kyseliny hexanové

Vlastnosti esterů ester vůně octan buthylnatý hruška octan isopenthylnatý banán mravenčan isobuthylnatý malina máselnan methylnatý jablko mravenčan ethylnatý rum

Významné estery Estery kys.akrylové CH2=CHCOOR a metakrylové CH2=C(CH)3COOR se užívají k výrobě plastů POLYAKRYLÁTŮ Akrylová=propenová Metakrylová=2-metyl propenová Polyakrylát sodný (Sodium polyacrylate) je hygroskopický syntetický polymer s neobyčejnými schopnostmi absorbovat velké množství vody. Používá se v dětských plenkách. Pro lidský organismus je prakticky netoxický. Pouziti: pleny, lepidlo, spodni pradlo, umely kámen,….

Estery jako výbušniny Estery vzniklé reakcí alkoholu a nekarboxylových kyselin nitroglycerin - ester kyseliny dusičné a glycerolu - nejdůležitější součást dynamitu

3) anhydridy Nejčastější vznik: kondenzací dvou karboxylových kyselin se současným odštěpením vody Anhydrid kys.octové Acetanhydrid Kys.octová

Medicína Kyselina acetylsalicylová - účinná látka Acylpirinu, Aspirinu - vzniká reakcí kys.salicylové s acetanhydridem - analgetický účinek – tiší bolesti - antipyretický účinek – snižuje horečku Kyselina acetylsalicylová se připravuje dvoustupňovou syntézou z běžně dostupného fenolu. V prvním stupni se Kolbe-Schmittovou reakcí fenolu s oxidem uhličitým za vysokého tlaku a za přítomnosti nadbytku hydroxidu sodného připraví dvojsodná sůl kyseliny salicylové, z níž se volná kyselina uvolní působením kyseliny sírové: Zahříváním kyseliny salicylové s acetanhydridem za přítomnosti kyseliny fosforečné jako kyselého katalyzátoru se esterifikuje fenolický hydroxyl, čímž vzniká kyselina acetylsalicylová: 30

4) acylhalogenidy

Hydroxylová skupina nahrazena atomem halogenu

názvosloví Systematický název: název základního uhlovodíku + přípona – oyl + (di, tri, …) + název halogenu + „-id“ Př. Ethanoylbromid Propanoylbromid

názvosloví U kyselin, které mají triviální název se používá triviální název i ke tvorbě acylu Formyl (od mravenčí) Acetyl (od octové) Propionyl (od propanové) Butyryl (od máselné) Palmitoyl (od palmitové) Stearoyl (od stearové) Oxalyl (od šťavelové)

názvosloví Malonyl (od malonové) Sukcinyl (od jantarové) Glutaryl (od glutarové) Adipoyl (od adipové) Oleoyl (od olejové) Maleinoyl (od maleinové) Fumaroyl (od fumarové) Benzoyl (od benzoové) Ftaoyl (od ftalové) Teraftoyl (od tereftalové) Naftoyl (od naftoové)

názvosloví - Akryloyl (od akrylové) Metaakryoyl (od metakrylové) Izoftaloyl (od izoftalové) Lauroyl (od laurové) Valeryl (od valerové)

názvosloví Opisný název: Př. chlorid kyseliny mravenčí (methanové) fluorid kyseliny octové (ethanové)

Procvičování: Pojmenuj následující sloučeniny bromid kyseliny benzoové chlorid kyseliny máselné Pojmenuj následujících sloučenin: pentanoylchlorid methanoylbromid oxalyldibromid acetylbromid

Reakce: Hydrolýza acylhalogenidů: vznik kyseliny a halogenvodíku Reakce s alkoholy – vznik esteru a halogenvodíku

5) amidy

5) amidy Funkční deriváty karboxylových kyselin Náhrada hydroxylové skupiny skupinou amidovou: - NH2

Systematický princip: Názvosloví: Systematický princip: 1) název základního uhlovodíku + přípona - amid př. a) Methanamid b) propanamid

Systematický princip: Názvosloví: Systematický princip: 2) základ názvu acylu + přípona - amid př. a) formamid

Opisný název: Názvosloví: a) amid kyseliny methanové b) amid kyseliny propanové

Procvičování: Zakresli vzorce následujících sloučenin butanamid acetamid (Pozor, nenazývá se acetylamid) amid kyseliny hexanové Pojmenuj následující sloučeniny:

Příprava: acylhalogenid + amoniak nebo primární či sekundární amin. R-CO-X + NH3 → R-CO-NH2 + HX

Hydrolýza amidů karboxylových kyselin Amidy reagují s vodou za vzniku příslušné karboxylové kyseliny a amoniaku, evet. Primárního či sekundárního aminu. - R-CO-NH2 + H2O → R-COOH + NH3

Použití amidů Jejich dehydratací vznikají nitrily

Použití amidů 2) N,N-dimethylformamid Dimetylderivát formamidu DMF rozpouštědlo

Použití amidů 3) Polykondenzací vznik POLYAMIDŮ Výroba textilních materiálů, lan, sítí, chirurgických nití, apod. Polykondenzací kys.adipové a hexamethylendiaminu vzniká nylon Pokuste se zapsat rovnici (nápověda: vyloučí se 2 mlk vody) Nejrozšířenější je použití k výrobě dámských punčoch, podlahovin a sportovního odívání. Široké uplatnění mají polyamidová vlákna v technickém sektoru (dopravní pásy, lana, sítě, filtry, chirurgické nitě). Ve směsích s jinými materiály se polyamid často používá ke zvýšení pevnosti zatěžovaných míst (špičky a paty bavlněných ponožek).

nylon

6) Nitrily Obecný vzorec Vznik dehydratací amidů Jedovaté látky

6) Nitrily Průmyslově se používá akrylonitril CH2=CH-CN k výrobě plastu polyakrylonitrilu (textil, lehátka, apod.) Akrylonitril je nejdůležitějším zástupcem nitrilů, bezbarvá jedovatá kapalina, vyrábí se adicí kyanovodíku na ethyn (acetylen). Slouží k výrobě důležitého plastu PAN - polyakrylonitril, používaném pro výrobu textilu - především lehátka, slunečníky, markýzy. Vlákna vynikají svými ojedinělými vlastnostmi - barevná stálost, odolnost vůči povětrnostním vlivům.