O XOSLOUČENINY RNDr. Marta Najbertová. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem.

Prezentace na téma: "O XOSLOUČENINY RNDr. Marta Najbertová. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem."— Transkript prezentace:

1 O XOSLOUČENINY RNDr. Marta Najbertová

2 Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy Sokolovská 1638 IČO 620 330 26 Operační program Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Registrační číslo CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Označení vzdělávacího materiálu K_INOVACE_1.CH.21 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Chemie Tematický okruh Deriváty uhlovodíků - oxosloučeniny Zhotoveno Ročník Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G) Anotace Materiál je určen jako studijní materiál v předmětu chemie. Je zaměřen na obecnou charakteristiku, rozdělení, vlastnosti a popis zástupců oxosloučenin. Předpokládá zvládnutí teorie chemické vazby a obecné chemie. Materiál je určen pro seminář chemie, lze jej využít i v hodinách chemie.

3 Obecná charakteristika Oxosloučeniny jsou organické sloučeniny, které v molekule obsahují karbonylovou skupinu C=O. Obecný vzorec je 1. aldehydy – alespoň jeden z R vodík – kyslík je vázán na koncovém atomu uhlíku ethanal 2. ketony – oba dva R jsou alkyly – kyslík je vázán na atom uhlíku uprostřed řetězce propanon pentanal cyklohexanonpentan-2-on

4 Obecná charakteristika 3. Chinony - cyklické diketony, dvojná vazba C=O je v konjugaci s dvojnými vazbami cyklu. 1,4-benzochinon1,2-dihydroxy-9,10-antrachinon (alizarin)

5 Názvosloví 1. Nesystematické – bude uvedeno u jednotlivých zástupců. Přednostně se využívá k vyjádření přítomnost aldehydické skupiny přípona -al za základní název uhlovodíku. 2. Systematické propanal Podle přípony-al je jasné, že kyslík je vázán na koncový atom uhlíku, není tedy nutné do názvu psát číslo atomu uhlíku, na který je vázán. butandial, buta -1,4-dial Pro označení polohy a počtu funkčních skupin platí zásady názvosloví uhlovodíků.

6 Pro přítomnost ketonické skupiny přípona -on za základní název uhlovodíku. Názvosloví pentan-2-on Do počtu atomů uhlíku 4 v základním řetězci není nutné k příponě -on psát číslo atomu uhlíku, na který je kyslík vázán. butanon Podle přípony on odvodíme, že kyslík nemůže být vázán na koncový atom uhlíku. Číslujeme tak, aby atom uhlíku, na kterém je kyslík vázán, měl co nejnižší číslo. V obou případech by to bylo 2.

7 Názvosloví Není-li C=O skupina skupinou hlavní, je nutné použít předponu oxo. kyselina 4-oxo-pentanovákyselina 5-oxo-pentanová Podle číslování základního řetězce se pozná, zda má oxo skupina charakter aldehydu nebo ketonu.

8 Chemické vlastnosti Vzhledem k –I kyslíku (vysoká elektronegativita) je molekula oxosloučeniny polarizována. Reakčním centrem je atom uhlíku s částečným kladným nábojem vázaný dvojnou vazbou, typickou reakcí nukleofilní adice. Vzhledem ke +I případných okolních alkylových skupin jsou ale vlastnosti aldehydů a ketonů odlišné. U ketonů dvě sousední alkylové skupiny svým +I snižují částečný kladný náboj uhlíku karbonylu a tím i jeho reaktivitu. aldehyd keton

9 Chemické vlastnosti Ze stejného důvodu klesá i reaktivita členů homologické řady aldehydů. U methanalu jako prvního členu homologické řady vodíky nemají žádný indukční efekt a neovlivňují polaritu vazby C=O. Od ethanalu se ze zvyšujícím se počtem atomů uhlíku v alkylovém zbytku snižuje δ + na uhlíku karbonylu. Proto většina adičních reakcí probíhá uspokojivě pouze s methanalem. methanal ethanal

10 Adice kyslíkatých sloučenin Adicí vody vznikají hydráty. Reakce probíhá uspokojivě pouze s methanalem, s ostatními jsou produkty nestálé a zpětně odštěpují vodu. Adicí alkoholu v neutrálním prostředí vznikají poloacetaly, v přítomnosti minerálních kyselin acetaly. Vzhledem k jejich stálosti se acetaly používají v organických syntézách k ochráně karbonylové skupiny.

11 Vnitřní poloacetaly Důležitou reakcí je tvorba vnitřních poloacetalů. Probíhá v molekulách hydroxyaldehydů a hydroxyketonů s dostatečně dlouhým řetězcem (minimálně 4 atomy uhlíku). Spočívá v intramolekulární adici kyslíku hydroxylové skupiny (označen červeně) na uhlík karbonylové skupiny za vzniku cyklické struktury s atomem kyslíku z původní hydroxylové skupiny. Ve druhém kroku se původní vodík hydroxylu (označen zeleně) přesmykne na atom kyslíku původní karbonylové skupiny. Vzniklá struktura je energeticky výhodnější. Takto vznikají cyklické struktury monosacharidů a od nich odvozených biochemicky významných sloučenin – polysacharidy, nukleové kyseliny….

12 Vnitřní poloacetaly

13 Adice za vzniku alkoholů Adice Grignardových (organokovových) sloučenin probíhá snadno. Formaldehyd dává vznik primárním, ostatní aldehydy sekundárním a ketony terciárním alkoholům. R= vodík nebo alkyl, R 1 alkyl. Adice vodíku (redukce). Katalytická redukce ( Ni, Pt, Pd) probíhá radikálově, je-li v molekule násobná vazba, vodík se aduje i na ni. Redukce hydridy (LiAlH 4, NaBH 4 ) nukleofilně.

14 Jodoformová reakce. Methylketony ( R-CO-CH 3 ), ethanal a alkoholy (ethanol), které se mohou na uvedené sloučeniny oxidovat, reagují s jodem v alkalickém prostředí za vzniku soli karboxylové kyseliny a jodoformu (viz laboratorní cvičení). Jodoform se vyloučí jako žlutá sraženina. Tato reakce slouží k analytickému odlišení uvedených sloučenin.

15 Reakce aromatických oxosloučenin Méně reaktivní k nukleofilním činidlům – neprobíhá oxidace Fehlingovým činidlem (analytické odlišení od alifatických oxosloučenin). Důležitá je adice primárních aromatických aminů za vzniku Schiffových bází – meziprodukty metabolismu a analytická barviva (indikátory).

16 Přehled zástupců - methanal CH 2 O – formaldehyd Štiplavě páchnoucí plyn, výroba oxidací nebo dehydrogenací methanolu, ze syntézního plynu za přítomnosti katalyzátorů. Dodává se jako 40% vodný roztok (formalín). Denaturuje bílkoviny => ke konzervování biologických preparátů, fungicidní přípravek. K výrobě fenoplastů (fenol), aminoplastů (močovina), metylmetakrylátů (kyanovodík). Reakcí s amoniakem vzniká hexamethylentetraamin (urotropin) - lék při zánětech močových cest, k výrobě výbušnin.

17 Přehled zástupců - ethanal CH 3 CHO – acetaldehyd Štiplavě páchnoucí kapalina, výroba z ethanolu dehydrogenací nebo oxidací, hydratací ethynu. Použití k výrobě kyseliny octové (oxidací). Polymerací vzniká tetramer metaldehyd – pevný líh, moluskocid.

18 Přehled zástupců - propanon CH 3 COCH 3 – aceton Výroba z propan-2-olu oxidací nebo dehydrogenací při výrobě fenolu z kumenu

19 Přehled zástupců - propanon Hořlavá, toxická kapalina, typická vůně. Páry se vzduchem výbušné. Průmyslové a laboratorní rozpouštědlo (ředidlo) – barvy, lak na nehty, odlakovače. Výroba methylmetakrylátů. Výroba polykarbonátů a epoxidových pryskyřic – viz fenol. aceton kyanovodíkacetonkyanhydrinkyselina methakrylová V metabolismu vzniká při sníženém přísunu glukózy k buňkám (hladovění, nedostatek insulinu), při tvorbě energetických zdrojů odbouráváním tuku (acetacetát). V případě diabetes vede k acidóze a je cítit z moče a dechu.

20 Přehled zástupců - cyklohexanon K výrobě kyseliny adipové – výroba Nylonu 66 a k výrobě kaprolaktamu – výroba Nylonu 6 (Silon). C 6 H 10 O – cyklohexanon – výroba oxidací cyklohexanu přes cyklohexanol.

21 Přehled zástupců - aromatické C 6 H 5 CHO – benzaldehyd – jedovatý, hořkomandlová vůně. Součást destilátů – vzniká přeměnou amygdalinu (pecky). K výrobě kyseliny benzoové (konzervant, granulace tkání), fenolu, kyseliny skořicové (ochucovadlo, parfumerie), kyseliny mandlové (kožní lékařství). Vanilin – potravinářství, parfumerie a lékařství.

22 Přehled zástupců - aromatické Acetofenon – pomerančová vůně – parfumerie. Derivát bromacetofenon slzný plyn. Benzofenon – stabilizuje produkty před účinky ultrafialového záření – parfumerie, plastové obaly, tiskařské produkty (fotoiniciátor). Výroba léčiv a pesticidů.

23 Přehled zástupců - chinony p-Benzochinon – přírodní barviva hub a lišejníků. Od něj odvozeny ubichinony – Koenzym Q10 – cytochromy dýchacího řetězce – oxidativní fosforylace, antioxidanty volných radikálů – brání poškození buněk. 9,10- Antrachinon – základ rostlinných barviv – červený alizarin – rebarbora, houby, lišejníky, hmyz.

24 Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. Zdroje a použitá literatura 1. ČERVINKA, Otakar a kol. Mechanismy organických reakcí: učebnice pro vys. školy chemickotechnologické. 1. vyd. Praha: SNTL, 1976. 483, [1] s. Řada chemické literatury. 2. HALBYCH, Josef a KLÍMOVÁ, Helena. Didaktika organické chemie: příklady vyučovacích postupů. 1. vyd. Praha: Univerzita Karlova, 1988. 158 s. 3. MCMURRY, John. Organická chemie. Vyd. 1. V Brně: VUTIUM, 2007. xxv, 1176, 61, 31 s. Překlady vysokoškolských učebnic; sv. 2. ISBN 978-80-214-3291-8. 4. PACÁK, Josef. Stručné základy organické chemie. 1. vydání. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury, 1975. Řada chem. literatury. 5. Fotografie a vzorce z vlastní databáze autora. Vytvořeny programy ACD FREE 12, Snagit