Substituční deriváty karboxylových kyselin

Prezentace na téma: "Substituční deriváty karboxylových kyselin"— Transkript prezentace:

1 Substituční deriváty karboxylových kyselin

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

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

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

5 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

6 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

7 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

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

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

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

11 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

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

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

14 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

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

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

17 Triviální názvosloví označujeme je triviálními názvy nebo třípísmenkovými zkratkami

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

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

20 Aminokyseliny Přehled názvů dvaceti základních AMK a jejich zkratek

21 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,..)

22 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

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

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

25 Vznik petidové vazby

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

27 zbytek kyselá skupina a - uhlík zásaditá skupina

28

29 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

30 Vznik solí aminokyselin

31 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 !)

32 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)

33 Jak zjistíme směr otáčení ?
- pomocí přístroje zvaného polarimetr

34 Příprava aminokyselin
Reakcí halogenkyselin s vodným roztokem amoniaku:

35 Příprava aminokyselin
Aromatické aminokyseliny se připravují redukcí nitrosloučenin

36 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

37 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

38 4) ketokyseliny Účastní se biochemických pochodů Skupina C=O

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