CH35. SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN

Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona PufferováGymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO

VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY KKodvozují se náhradou jednoho nebo více atomů vodíku v uhlíkovém řetězci karboxylové kyseliny jiným atomem nebo funkční skupinou

• HALOGENKYSELINY s navázaným atomem halogenu

• HYDROXYKYSELINY s navázanou hydroxylovou skupinou

R CH COOH

X

R CH COOH

OH

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN

• OXOKYSELINY s navázanou oxoskupinou

• AMINOKYSELINY s navázanou aminoskupinou

SUBSTITUČNÍ DERIVÁTY KKodvozujeme je od karboxylových kyselin například náhradou vodíkového atomu (soli) nebo hydroxylové skupiny –OH (halogenidy, estery, amidy)

R C COOH

O

R CH COOH

NH2

DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN

SOLI ANHYDRIDY

HALOGENIDY AMIDY

ESTERY NITRILY

R C

O

O

Kov

R C

O

OC

OR

R C

X

OR C

O

NH2

R C

OR´

OR C N

ÚLOHA: Rozdělení derivátů KK

Do které skupiny patří následující deriváty uhlovodíků:

CH3 CH CH2 COOH

OH

CH2 CH2 CH2HOOC C

O

Cl

CH2 CH2 COOHNH2

CH3 CH2 CH2 CO

O CH3

HALOGENKYSELINY

• kapaliny nebo krystalické látky, jsou dobře rozpustné ve vodě i polárních rozpouštědlech

• HYDROLÝZA halogenkyselin (podle typu):- α-halogenkyseliny hydroxykyseliny

- α,α-dihalogenkyseliny ketokyseliny

+ OH2CH3 CH COOH

OH

CH3 CH COOH

Cl

- HCl

+ OH2CH3 C COOH

O

CH3 C COOH

Cl

Cl

- 2 HCl

HALOGENKYSELINY

• Reakce s AMONIAKEM:

• Reakce s KOVY:

• Zahřívání γ-halogenkyselin (vznikají LAKTONY)

+ NH3NH2 CH2 COOHCl CH2 COOH

- HCl

+ Zn CH2 CH COOHCH2 CH COOH

Br Br

- ZnBr2

CH2 CH2 CH2 C

O

OH

Br CH2

CH2 CH2

CO

O- HBr

dihydrofuran-2(3H)-on

AMINOKYSELINY

• krystalické látky s poměrně vysokým bodem varu, rozpustné ve vodě, nerozpustné v nepolárních rozpouštědlech

• významné aminokyseliny – α-L-aminokyseliny

= aminoproteinogenní kyseliny

= tyto jsou součástí živých organismů (21 AMK)

COOH

H

NH2 H

CH3

COOH

NH2 H

CH COOH

NH2

CHCH2CH3

CH3

Isoleucin Ile

CH2 CH COOH

NH2

CH2SCH3 Methionin Met

CH2 CH COOH

NH2

CNH2

OAsparagin Asn

CH COOH

NH2

CH

CH3

CH3

Valin Val

AMINOPROTEINOGENNÍ KYSELINY

• KONDENZACE aminokyselin

• zapište rovnicí kondenzaci valinu, methioninu a isoleucinu

NH2 CH COOH

R1 +

d ipep tid

NH2 CH COOH

R2

NH2 CH CO

R1

NH CH COOH

R2- H2O

AMINOKYSELINY

ÚLOHA

ÚLOHA: Xanthoproteinová reakce

• zahřívání koncentrované HNO3 → zežloutnutí → nitroderiváty kyselin

• přidání amoniaku → oranžová barva (→ zintenzivnění)• důkaz přítomnosti NH2 skupin v AMK - přechází na NO2 -

v aromatických

zhlédněte video xanthoprotenové reakce :http://www.studiumchemie.cz/video.php?id=242ÚKOL:• Popište vlastními slovy celý průběh experimentu.

HYDROXYKYSELINY

OPTICKÁ IZOMERIE/AKTIVITA• mnohé hydroxykyseliny jsou opticky aktivní látky –

díky sterogennímu centru (dříve - asymetrickému C) existují pro látku stejného složení 2 izomery s různou optickou stáčivostí : enantiomery L a D.

C

COOH

CH3

HOH C

COOH

CH3

H OH

L-(+)-mléèná D-(-)-mléèná

inaktivní (racemát)

+ pravotoèivá

- levotoèivá

HYDROXYKYSELINY

- přírodní kyseliny - obv. pravotočivé syntetické aminokyseliny – obv. levotočivé.

- RACEMÁT = směs enantiomerů L a D v poměru 1:1 je inaktivní

SKUPENSTVÍ• někdy kapalné, převážně krystalické látky

ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN

α- hydroxykyseliny (vzájemná esterifikace dvou molekul ta vzniku cyklických esterů) LAKTIDY

CH CCH3

OH

O

OH

+

CHC CH3

OHO

O

H CHC

O

O

CCH

O

O

CH3

CH3

3,6-dimethyl-1,4-dioxan-2,5-dion

laktid

ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN

β- hydroxykyseliny dehydratace za vzniku nenasycené kyseliny (katalyzováno přítomností kyselin)

CH2 CCH

O

OH

CH3

OH

CH CCH

O

OH

CH3- H2O

ZAHŘÍVÁNÍ HYDROXYKYSELIN

γ, δ- hydroxykyseliny (dochází k intramolekulární esterifikaci za vzniku vnitřních esterů) LAKTONY

CH2 CCH2

O

OH

CH2

OH

- H2O

CH2

C

CH2

OCH2

O

PŘÍPRAVA HYDROXYKYSELIN

• Hydrolýza halogenkyselin – provádí se s pomocí vodných roztoků silných hydroxidů – vznikají SOLI

hydrolýza nenasycených kyselin – vznikají β- hydroxykyseliny

CH2 COOHCl CH2 COOHOH

H2O/NaOH

CH2 CH COOHOH2

CH2 CH2 COOH

OH

PŘÍPRAVA HYDROXYKYSELIN

• Hydrolýza kyanhydrinů

CH3 C

O

H

+ HCN CH3 C OH

H

CN

CH3 CH OH

CN

+ 2 H2OO+ HCl CH3 C OH

H

COOH

2-hydroxypropannitril

+ NH4Cl

VÝZNAMNÉ HYDROXYKYSELINY

Kyselina mléčná• acidum lacticum• vyskytuje se ve třech

formách • inaktivní kyselina mléčná vzniká kvašením mléka,

pravotočivá vzniká ve svalech• v mléčných výrobcích funguje jako přirozené

konzervační činidlo• soli jsou laktáty

C

COOH

CH3

HOH C

COOH

CH3

H OH

L-(+)-mléèná D-(-)-mléèná

VÝZNAMNÉ HYDROXYKYSELINY

Kyselina citronová• vyskytuje se v nezralých plodech• pro potravinářské účely se vyrábí citronovým

kvašením melasy pomocí plísně Aspergillus niger • je důležitým metabolickým meziproduktem při

aerobních procesech

Obr. 1 Kyselina citronová

ÚLOHA: Reakce a příprava subst. derivátů KK

Zapište rovnicemi následující děje:

• Hydrolýza pent-2-enové kyseliny• Zahřívání β-hydroxybutanové kyseliny• Reakce 2-chlorbutanové kyseliny v prostředí

hydroxidu sodného• Reakce 2,3-dichlorpentanové kyseliny se zinkem

Použité informační zdroje

1. Struktury látek (chemické rovnice) byly kresleny s využitím programu ACD/ChemSketch 10.0.

2. Janeczková, A., Klouda P. Organická chemie. Ostrava: Nakl. KLOUDA Pavel, 2004.

3. McMURRY, J. Organická chemie. Praha: VŠCHT, 2007. 4. Obr. 1. Fotografie – autor Aleš Chupáč

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A

FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.