Organické kyseliny.

Prezentace na téma: "Organické kyseliny."— Transkript prezentace:

1 Organické kyseliny

2 Názvosloví karboxylových kyselin
Karboxyl = karbonyl + hydroxyl Názvosloví 1. přípona -ová -diová Př. CH3-(CH2)5-COOH kyselina heptanová HOOC-(CH2)5-COOH kyselina heptandiová CH3-CH=CH-CH2-CH2-COOH 4-hexenová

3 Názvosloví karboxylových kyselin
2. přípona -karboxylová 4-methylcyklohexankarboxylová kyselina

4 Názvosloví karboxylových kyselin
Triviální názvy HCCOH – kyselina mravenčí CH3COOH – kyselina octová CH3CH2COOH – kyselina propionová CH3(CH2)2COOH – kyselina máselná - kyselina izomáselná

5 Názvosloví karboxylových kyselin
CH3(CH2)3COOH – kyselina valerová CH3(CH2)4COOH – kyselina kapronová CH3(CH2)14COOH – kyselina palmitová CH3(CH2)16COOH - kyselina stearová CH2=CH-COOH – kyselina akrylová - kyselina metakrylová

6 Názvosloví karboxylových kyselin
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH - olejová - kyselina benzoová - kyselina šťavelová - kyselina malonová

7 Názvosloví karboxylových kyselin
- kyselina jantarová - kyselina glutarová - kyselina adipová - kyselina maleinová

8 Názvosloví karboxylových kyselin
- kyselina fumarová - kyselina ftalová kyselina isoftalová - - kyselina tereftalová

9 Názvy zbytků kyselin H-CO- formyl CH3-CO- acetyl CH3-CH2-CO- propionyl
acyly H-CO- formyl CH3-CO- acetyl CH3-CH2-CO- propionyl CH3-(CH2)2-CO- butyryl U kyselin s příponou karboxylová karbonyl Př. 4-methylcyklohexankarbonyl

10 Příprava kyselin z uhlovodíků
1. oxidací nasycených obtížná vzhledem k nízké reaktivitě neselektivní – vzniká směs kyselin CoCl2 + 2,5 O2 

11 Příprava kyselin z uhlovodíků
2. oxidací nenasycených 3 R-CH=CH-R + 8 KMnO4  6 RCOOK + 2 KOH MnO2 + 2 H2O

12 Příprava kyselin z uhlovodíků
3. oxidací aromatických + 2 KMnO4  KOH MnO2+ H2O V2O5 + 4,5 O2  CO2 + 2 H2O

13 Příprava kyselin z uhlovodíků
oxidací aromatických KMnO4    kys. paratoluová

14 Příprava kyselin z uhlovodíků
oxidací aromatických + 4,5 O2  CO2 + 2 H2O ftalanhydrid

15 Příprava kyselin z halogenderivátů
Z geminálních trihalogenderivátů + 2 H2O  HCl

16 Příprava kyselin z halogenderivátů
Nitrilová syntéza C6H5CH2Cl + KCN  C6H5CH2CN + KCl benzylkyanid 2 C6H5CH2CN +4 H2O+H2SO42 C6H5CH2COOH (NH4)2SO4 kyselina fenyloctová Obecně: R-X + KCN  R-C≡N H2O R-C≡N  RCOOH

17 Mechanismus nitrilové syntézy
H2O R-C≡N + H-O-H   -NH3  NaCN H2O,H+   ethylenkyanid kyselina jantarová

18 Př. Výroba kyseliny izoftalové
HNO SnCl2+ HCl   NaNO2 +HCl KCu(CN)2   NaOH 

19 Grignardova syntéza 1.CO2, 2. H2O R-X + Mg  R-Mg-X  RCOOH
Mechanismus: H2O,H+ R-Mg-Cl +   MgOHCl Kys.α-naftoová Br Mg CO2,H2O   

20 Malonesterová syntéza
Výchozí látka – diethylester kyseliny malonové CH3CH2ONa  + CH3CH2OH

21 Malonesterová syntéza
R-X  + NaX

22 Malonesterová syntéza
Hydrolýza + 2 H2O  + 2 C2H5OH Dekarboxylace  R-CH2COOH + CO2

23 Příklad maloesterové syntézy
NaCH(COOC2H5)2 CH3CH2CH2Br  CH3CH2CH2CH(COOC2H5) NaBr propylmalonanethylnatý NaOC2H CH3I  CH3CH2CH2CNa(COOC2H5)  +H2O,- CO2 

24 Příprava kyselin z alkoholů
Oxidací primárních RCH2OH + 2 O  RCOOH 3 R-CH2OH + 4 KMnO4  3 RCOOK + 4 MnO KOH + 4 H2O RCOOK + HCl  RCCOH + KCl

25 Příprava kyselin z aldehydů
Oxidací – pouze zřídka MnO2 CH3CH=CH-CH=O + ½ O2  CH3CH=CHCOOH krotonaldehyd kyselina krotonová KMnO4 CH3(CH2)5CH=O + O  CH3(CH2)5COOH 2 CH3CH=O + O2  2 CH3COOH

26 Příprava kyselin z ketonů
Oxidací ketony oxidují velice špatně pouze velmi silnými oxidačními činidly – chromsírová směs, kyselina dusičná, KMnO4 dochází ke štěpení řetězce v sousedství –C=O CH3CH2COCH3 + 3 O  2 CH3COOH + 3 O 

27 Perkinsova syntéza Zahřívání aromatických aldehydů s anhydridem alifatické kyseliny v přítomnosti bázických katalyzátorů (bezvodá sůl odpovídající anhydridu) CH3COONa C6H5CH=O + (CH3CO)2O  C6H5CH=CHCOOH + CH3COOH benzaldehyd acetanhydrid kyselina skořicová C6H5CH=O +(CH3CH2CO)2O  kyselina α-methylskořicová CH3CH2COOH

28 Příprava kyselin z esterů
hydrolýza CH2-OCO(CH2)14CH3 CH2-OH   CH-OCO(CH2)14CH3+3 H2O  CH-OH + CH3(CH2)14COOH CH2-OCO(CH2)14CH3 CH2-OH glycerol

29 Speciální přípravy kyselin
Kyselina mravenčí H2SO4 NaOH + CO  HCOONa  HCOOH Kyselina šťavelová ↑t HCOONa  (COONa)2 + H2 Kyselina benzoová 

30 Speciální přípravy kyselin
Kyselina octová katalytická oxidace acetaldehydu vzduchem CH3CH=O  CH3COOH oxidace methylethylketonu ox  CH3COOH biochemická oxidace alkoholu

31 Fyzikální vlastnosti kyselin
nižší alifatické jsou kapaliny vyšší jsou tuhé látky aromatické jsou nerozpustné nižší alifatické jsou rozpustné ve vodě vodíkové můstky jsou silnější než v alkoholech – zvýšení bodu varu ……… …….

32 Chemické vlastnosti kyselin
Reakce na karbonylu Soli kyselin CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O dikarboxylové kyseliny – soli normální soli kyselé + NaOH  kyselá sůl kyseliny ftalové

33 Zahřívání kyselin nebo použití dehydratačních činidel
Pt H2SO4 HCOOH  H2 + CO HCOOH  H2O+ CO P2O5 CH3COOH  (CH3CO)2O  CO2 + CO + H2O 

34 Esterifikace +  + H2O

35 Dekarboxylace  + CO2 U alifatických dekarboxylují soli
RCOONa + NaOH  R-H + Na2CO3

36 Příklady kyselin Kyselina mravenčí HCOOH
bezbarvá, ostře páchnoucí kapalina, desinfekční a konzervační prostředek Kyselina octová CH3COOH bezbarvá, štiplavá kapalina, dokonale mísitelná s vodou použití: výroba plastů, lepidel a rozpouštědel a potravinářství

37 Příklady kyselin Kyselina benzoová
krystalická, sublimující látka, v moči býložravců benzoan sodný se používá jako konzervační činidlo

38 Funkční deriváty karboxylových kyselin
Acylhalogenidy Anhydridy Estery Amidy Nitrily

39 Acylhalogenidy Použití: acylační činidla

40 Příprava acylhalogenidů
Z kyselin RCOOH + PCl5  RCOCl + POCl3 + HCl 3 RCOOH + PCl3  RCOCl + H3PO3 RCCOH + SOCl2  RCOCl + SO2 + HCl CH3COOH + PBr3  3 CH3COBr + H3PO3 + 2 PCl5  POCl3+ 2 HCl

41 Vlastnosti acylhalogenidů
Fyzikální Kapaliny, málokdy tuhé látky, ostrého zápachu Chemické Velmi reaktivní, zejména chloridy, typická reakce SN RCOX + H2O  RCOOH + HX R1COCl + R2OH  R1COOR2 + HCl RCOCl + NH3  RCONH2 + HCl RCOCl + NH2OH  RCONHOH + HCl kyselina hydroxamová

42 Anhydridy kyselin

43 Příprava anhydridů kyselin
Acylace bezvodých alkalických solí pomocí chloridů kyselin R1COCl + R2COONa  + NaCl

44 Výroba acetanhydridu 1. Z kyseliny octové a ketenu
CH3COOH + CH2=C=O  (CH3CO)2O 2. Tepelným rozkladem etylidenacetátu CH≡CH + CH3COOH  CH3COO-CH=CH2 CH3COO-CH=CH2 + CH3COOH   (CH3CO)2O + CH3CH=O

45 Acetanhydrid slouží k přípravě dalších anhydridů
2 C6H5COOH + (CH3-CO)2O (C6H5CO)2O + 2 CH3COOH HCCOH + (CH3-CO)2O  HCOOCOCH CH3COOH

46 Vlastnosti anhydridů Fyzikální
anhydridy nižších alifatických kyselin jsou kapaliny ostrého zápachu, nerozpustné ve vodě anhydridy dikarboxylových a vyšších monokarboxylových kyselin jsou krystalické látky

47 Vlastnosti anhydridů Chemické silná acylační činidla
(CH3CO)2O + H2O  2 CH3COOH (CH3CO)2O+CH3CH2OH  CH3COOC2H5+CH3COOH

48 Estery Názvosloví: Př. 1. opis – ethylester kyseliny octové
2. ethylacetát

49 Příprava esterů Esterifikací R1COOH + R2OH  R1COOR2 + H2O
Příprava esterů fenolů + (CH3CO)2O  + CH3COOH Primární alkoholy esterifikují snáze než sekundární. Terciární většinou dehydratují

50 Vlastnosti esterů Fyzikální kapalné, výjimečně krystalické
nerozpustné ve vodě vřou při nižší teplotě než kyseliny mnohé mají příjemnou vůni některé jsou obsaženy v přírodních materiálech

51 Chemické vlastnosti esterů
Podléhají hydrolýze RCOOR1 + H2O  RCOOH + R1OH Hydrolýza: kyselá alkalická – zmýdelnění katalyzovaná enzymaticky (organizmy) Reesterifikace RCOOR1 + R2OH  RCOOR2 + R1OH + HOCH2CH2OH  CH3OH

52 Chemické vlastnosti esterů
Reakce s Grignardovým činidlem R-CH2COOCH3 + C5H5MgBr  + C5H5MgBr 

53 Reakce s Grignardovým činidlem – pokrač.
+ H2O   H2O

54 Použití esterů Laboratorní a průmyslová rozpouštědla

55 Amidy Nazvosloví: substituční – ethanamid polotriviální – acetamid
opis – amid kyseliny octové

56 Příprava amidů Z kyselin RCOOH + NH3  RCONH2 + H2O
I sekundární a terciární + CH3COOH  H2O acetanilid HCOOH + HN(CH3)2  HCON(CH3)2 + H2O dimethylformamid

57 Příprava amidů Z chloridů kyselin RCOCl + 2 NH3  RCONH2 + NH4Cl
Z anhydridů kyselin RCOOCOR1 + NH3  RCONH2 + R1COOH Z esterů kyselin RCOOR1 + NH3  RCONH2 + R1OH

58 Vlastnosti amidů Fyzikální kapaliny nebo krystalické látky
H-můstky způsobují zvýšení bodu varu nepříjemně páchnou

59 Chemické vlastnosti amidů
Hydrolýza adičně-eliminační reakce, probíhá účinkem silných kyselin nebo zásad RCONH2 + H2O  RCOOH + NH3 Reakce s Grignardovým činidlem RMgX + R1CONH2  RH + R1CONHMgX Použití amidů: rozpouštědla

60 Nitrily Názvosloví: substituční: ethannitril, propannitril
cyklohexankarbonitril (C atom se zahrnuje do názvu) předpona –kyan: (2,4-dikyanbenzenkarboxylová kyselina)

61 Příprava nitrilů Alkylací alkalických kyanidů alkylhalogenidy nebo estery KCN + R-X  R-C≡N + KX NaCN  + NaCl (CH3O)2SO2 + 2 KCN  2 CH3CN + K2SO4 dimethylsulfát

62 Příprava nitrilů Z amidů – dehydratací  R-C≡N + H2O Z oximů
R-CH=NOH  R-C≡N + H2O

63 Příprava nitrilů Z diazoniových solí – Sandmayerova reakce
Cl- + CN-  N2 + Cl- P-toluendiazoniumchlorid

64 Vlastnosti nitrilů Fyzikální kapaliny nebo krystalické látky
slabý zápach jedovaté Chemické Hydrolýza H2O R-C≡N + H2O  RCONH2  RCOOH + NH3

65 Vlastnosti nitrilů Redukce R-C≡N  R-CH2NH2 primární amin
Reakce s Grignardovým činidlem H2O R-C≡N + R1MgX  MgX  + H2NMgX

66 Příklady nitrilů HCN – kyanovodík
jedovatá kapalina, hořkomandlové vůně, slabá kyselina Příprava: NaCN + H2SO4  HCN + NaHSO4 CH4 + NH3 + 3/2 O2  HCN + 3 H2O

67 Příklady nitrilů Akrylonitril (propennitril) CH2=CH-CN
CH2CH-CH3 + NH3 +1,5 O2CH2=CH-CN + 3 H2O PAN- umělé vlákno Dikyan – dinitril kyseliny šťavelové Velice jedovatý plyn, ostrého zápachu

68 Příklady nitrilů Ethannitril – acetonitril CH3CN
jedovatá kapalina, rozpouštědlo Adiponitril Výroba NYLONU

69 Substituční deriváty karboxylových kyselin
Halogenkyseliny Hydroxykyseliny Aminokyseliny

70 Halogenkyseliny   - halogenkyseliny   Názvosloví: ClCH2COOH
chlorethanová chloroctová kyselina

71 Příprava -halogenkyselin
Cl Cl Cl2 CH3COOH  ClCH2COOH  Cl2CHCOOH  Cl3CCOOH kyselina trichloroctová 3 R-CH2COOH + PBr3 3 RCH2COBr + P(OH)3 RCH2COBr + Br2  RCHBrCOBr RCH2COBr + R-CH2COOH  + RCH2COBr

72 Příprava -halogenkyselin
Adicí halogenovodíku na ,  nenasycené kyseliny R-CH=CH-COOH + HBr 

73 Fluorkyseliny Speciální způsoby ↑t,p HF + CH2=O + CO  FCH2COOH

74 Příprava aromatických halogenkyselin
Cl2, HCl  meta KMnO4  orto  para

75 Vlastnosti halogenkyselin
Fyzikální a fyziologické krystalické látky, některé leptají pokožku a jsou jedovaté Chemické jsou silnější než kyseliny Zahřívání kyseliny trichloroctové CCl3COOH  CHCl3 + CO2

76 Chemické vlastnosti halogenkyselin
Zahřívání -halogenkyselin s roztokem NaOH + 2 NaOH  + NaCl +H2O Zahřívání -halogenkyselin s roztokem NaOH + 2 NaOH  R-CH=CH-COONa + NaCl + H2O

77 Přehled a použití halogenkyselin
Trichloroctan sodný prostředek na hubení pýru Fluoroctan draselný zastavuje Krebsův cyklus, nachází se v v keřích v jižní Africe

78 Hydroxykyseliny Názvosloví + přehled: Hydroxymravenčí HO-COOH
2-hydroxypropanová – mléčná 2-hydroxybenzoová - salicylová

79 Názvosloví + přehled hydroxykyselin
2-hydroxybutandiová – jablečná 2,3-dihydroxybutandiová-vinná 2-hydroxy-1,2,3-propantrikarboxylová-citronová

80 Příprava -hydroxykyseliny
Hydrolýzou halogenkyselin R-CHCl-COOH + 2 NaOH  R-CHOH-COONa + NaCl + H2O -hydroxykyseliny keton nebo aldehyd + Zn+bromoctan ethylnatý Zn+ BrCH2COOC2H5 H2O   -hydroxyvaleran ethylnatý

81 Vznik přírodních hydroxykyselin
Mléčná kyselina – mléčné kysání sacharozy Vinná kyselina – kvašení D-glukozy Citronová kyselina -kvašení sacharozy pomocí bakterie Aspergillus niger

82 Laktony Vznikají odštěpením vody z některých hydroxykyselin
Př. lakton kyseliny -hydroxymáselné -butyrolakton

83 Laktony -kaprolakton – lakton -hydroxykapronové kyseliny

84 Příklady a využití hydroxykyselin
Kyselina mléčná – pravotočivá - ve svalech racemická směs kyseliny mléčné – kyselém mléce Kyselina jablečná – v ovoci Kyselina vinná v plodech rostlin, získává se z vinného kamene ze stěn kvasných kádí při výrobě vína

85 Příklady a využití hydroxykyselin
Kyselina citronová v nezralých plodech, v citronech, vyrábí se z melasy Kyselina salicylová acylpyrin = kyselina acetylsalicylová + (CH3CO)2O  +CH3COOH

86 Příklady a využití hydroxykyselin
Kyselina p-aminosalicylová (PAS) léčivo proti tuberkuloze Kyselina gallová je obsažena v taninu

87 Příklady a využití hydroxykyselin
Salicylan fenylnatý salol – desinfekční prostředek Salicylan methylnatý – z něj salicylamid=léčba revmatismu + NH3  CH3OH

88 Aminokyseliny , ,  atd. -aminokyseliny jsou stavební jednotky bílkovin a peptidů

89 Příprava aminokyselin
- aminokyseliny R-CHBr-COOH + 2 NH3R-CHNH2-COOH + NH4Br Z aldehydů nebo ketonů H2O   NH3

90 Příprava aminokyselin
- a -aminokyseliny adicí amoniaku na ,  nenasycené kyseliny CH2=CH-COOH + NH3  H2N-CH2CH2COOH Aromatické 

91 Vlastnosti aminokyselin
Fyzikální krystalické, rozpustné ve vodě, vysoké body tání Chemické + H+  + OH-  H2O izoelektrický bod

92 Vlastnosti aminokyselin
Zahřívání aminokyselin   2,5-dioxopiperaziny   R-CH=CH-COOH + 2H2O ,   -laktam

93 Vznik peptidů 

94 Polyamidy H2N-(CH2)5COOH + n H2N-(CH2)5COOH +…………
H2N-(CH2)5COOHH2N [(CH2)5CONH]n+1-(CH2)5COOH Silon (Perlon, Kapron, Nylon 6)

95 Příklady derivátů aminokyselin
Estery kyseliny p-aminobenzoové lokální anestetika Benzocain = Procain (Novocain) = ethylester kyseliny -diethylaminoethylester p-aminobenzoové kyseliny p-aminobenzoové