1 / 4

-1-

-1-. Seminár z CH 23 (44. vyuč. hod.). DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV. Pracovný list 23. KYSLÍKATÉ DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV. Organická chémia II. Karboxylové kyseliny majú vo svojich molekulách jednu alebo viac karboxylových skupín. Podľa toho rozoznávame

hinto
Download Presentation

-1-

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. -1- Seminár z CH 23 (44. vyuč. hod.) DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV Pracovný list 23 KYSLÍKATÉ DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV Organická chémia II Karboxylové kyseliny majú vo svojich molekulách jednu alebo viac karboxylových skupín. Podľa toho rozoznávame karboxylové kyseliny jednosýtne a viacsýtne. Karboxylová skupina —COOH je jednoväzbová.Odvodzuje sa pripojením hydroxylovej skupiny ku karbonylovej skupine. Má podobne ako karbonylová skupina čiastočne kladný náboj (na uhlíku) a záporný náboj (na kyslíku). Mnohé karboxylové kyseliny majú triviálne názvy. V systémových názvoch majú príponu -ová kyselina alebo –karboxylová kyselina (potom uhlík karboxylu nie je zahrnutý v názve hlavného reťazca), pozri prehľad 13. CHÉMIA karboxylová skupina Otázky a úlohy DOPLNKOVÉ UČEBNÉ TEXTY PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ δ− δ− DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV O ... H—O CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C δ+ δ+ R C R C 1. Doplňte chýbajúce pojmy. O O—H ... O Pomenujte zlúčeniny: Napíšte vzorce zlúčenín: kyselina 3-metylheptánová kyselina pentándiová kyselina benzoová kyselina tereftalová COOH HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3CH2CH2COOH ................................ ............................. ...... ...................................... ..... ............................................... O O OH H–C OH OH CH3(CH2)14COOH CH3–C ................................ ............................. ........... ...................................... ..... ..................................................... + H2O + H3O+ R R COOH Oxid uhoľnatý z kyseliny mravčej a kyseliny sírovej (dehydratácia) H O O O karboxylová kyselina karboxylátový anión C C C C C O—H O—H O– ............................................. ............................. ........... ...................................... ..... ................................................... COOH Karboxylové kyseliny, a najmä ich deriváty sú v prírode veľmi rozšírené. Patria medzi ne tie organické zlúčeniny, ktoré sa izolovali z prírodného materiálu medzi prvými, preto sa pre ne udržalo veľa triviálnych názvov. Mnohé z kyselín sa zúčastňujú na biologických dejoch v živých organizmoch. Acyklické karboxylové kyseliny s malým počtom uhlíkov sú kvapaliny prenikavého zápachu. Nepríjemne páchne najmä kyselina maslová. Dvojsýtne karboxylové kyseliny a aromatické kyseliny sú kryštalické látky. Karboxylové kyseliny s malou relatívnou molekulovou hmotnosťou sú vo vode rozpustné, s narastajúcim uhlíkovým reťazcom v ich molekulách však táto rozpustnosť klesá. V kvapalnom stave ich molekuly utvárajú medzi sebou vodíkové väzby, takže môžu existovať vo forme dimérov: COOH H COOH Vlastnosti karboxylových kyselín určuje predovšetkým karboxylová skupina. Táto skupina má výrazné .................. (zásadité, kyslé) vlastnosti, lebo sa z nej odštepuje protón ............... (OH– , H+ ) oveľa ľahšie ako napr. z hydroxylovej skupiny alkoholov.Spôsobuje to práve spojenie hydroxylovej skupiny s karbonylovou skupinou, ktorá umožňuje delokalizáciu (konjugáciu) voľného elektrónového páru na kyslíku hydroxylovej skupiny, a tak uľahčuje disociáciu vo vodnom roztoku. Reakcia je vratná a poloha rovnováhy sa dá ovplyvňovať,ako sme spomínali v kapitole o chemickom deji. Napríklad disociácia je potlačená, keď pridáme vodný roztok silnej kyseliny, obsahujúci ióny H3O+ .

  2. -2- Seminár z CH 23 (44. vyuč. hod.) DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV Pracovný list 23 Kyslíkaté deriváty uhľovodíkov – karboxylové kyseliny Organická chémia II Vzorec karboxylátového aniónu, ako sme už uviedli, nevystihuje presne konštitúciu. Podobne ako pri nitroskupine, aj tu sú vzdialenosti a charakter väzby medzi obidvoma kyslíkmi a uhlíkom rovnaké. Aj tak tento vzorec používame; uvedomujeme si však, že karboxylátový anión je súmerný a neobsahuje ani jednoduché, ani dvojité väzby, ale dve rovnaké väzby, ktoré majú charakter jedenapoltých väzieb. Preto je aj jedno, ku ktorému kyslíku aniónu napíšeme jednoduchú a ku ktorému dvojitú väzbu: δ− CHÉMIA O O O OH Otázky a úlohy H+ H+ δ+ DOPLNKOVÉ UČEBNÉ TEXTY PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ R/—O—H R—C R R R C C C + NaOH → R―COONa + R/―OH 2.Metylová skupina sa vyznačuje +I efektom. Pokúste sa na základe toho vysvetliť, prečo je kyselina mravčia silnejšia ako kyselina octová? DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV OH O—H O—R/ O—R/ R/—O soľ karboxylovej kyseliny alkohol ester karboxylovej kyseliny 3. Doplňte chýbajúce pojmy. Neutralizáciou karboxylových kyselín vo vodnom roztoku sa získavajú soli. Tak napr. kyselina octová dáva účinkom hydro- xidu sodného ....................... .............................. a vodu. Octan hlinitý na prípravu obkladov Octan sodný rozpustený vo vode sa hydrolyzuje na málo disociovanú kyselinu octovú a na celkom disociovaný hydroxid sodný, preto jeho roztok reaguje ............................. (kyslo,zásadito).Neutralizácia a hydrolýza solí sú teda v rovnováhe. Dekarboxylácia s dôkazom oxidu uhličitého roztokom hydroxidu vápenatého HOOC−CH2−COOH t CO2 + CH3−COOH Zohrievaním niektoré karboxylové kyseliny dekarboxylujú, čiže strácajú oxid .................................... . Tak napr. kyselina malónová dekarboxyláciou sa mení na kyselinu ................................. (mravčiu, octovú). kyselina malónová O O C C O– Na+ O—H Čiastočný kladný náboj na uhlíku karboxylu umožňuje .............................. (elektrofilné, nukleofilné) adície, podobné tým, ktoré ste už poznali pri karbonylových zlúčeninách. Táto skutočnosť umožňuje jednu z najvýznamnejších reakcií karboxylových kyselín, ich esterifikáciu. Je to kyslokatalyzovaná reakcia karboxylovej kyseliny s alkoholom. Pri reakcii nastáva najprv adícia alkoholu, za ktorou potom nasleduje odštiepenie .............................. (oxidu uhličitého, vody). Reakcia je rovnovážna a stručne ju možno znázorniť takto: + + H2O karboxylová kyselina ester karboxylovej kyseliny δ- δ- O O δ+ H C δ+ CH3 C O─ H O─ H +I efekt Keď sa premieňa ester pôsobením nadbytkom vody na karboxylovú kyselinu a .................................. (alkohol, vodu) hovo- ríme o hydrolýze esteru. Hydrolýza esterov sa zvyčajne katalyzuje kyselinou lebo zásadou. Keď sa uskutočňuje za katalýzy zásadou, hovoríme o zmydeľňovaní esterov. Tento názov vznikol z toho, že alkalickou hydrolýzou rastlinných tukov alebo olejov (sú to estery vyšších karboxylových kyselín s glycerolom), vznikajú soli týchto kyselín, ktoré poznáme z každoden- ného života ako ................................... (mydlá, oleje). Priebeh alkalickej hydrolýzy možno vyjadriť takto: CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O O O– O–1/2 + NaOH + H2O CH3 CH3 + R R R C C C alebo O O–1/2 O– kyselina octová ................................... Ocot z vína  Kyselina octová je kvapalina štipľavého zápachu s leptavými vlastnosťami. Vyrába sa oxidáciou uhľovodíkov (s malým počtom uhlíkov) alebo acetaldehydu, prípadne kvasnou cestou z etanolu. ......................... ...................................

  3. -1- Seminár z CH 23 (44. vyuč. hod.) DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV Pracovný list 24 DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELÍN Organická chémia II Funkčné deriváty karboxylových kyselín Funkčné deriváty karboxylových kyselín sa odvodzujú alebo náhradou vodíka kovom – soli, alebo náhradou hydroxylovej skupiny skupinou –OR/ –estery, halogénom – halogenidy, aminoskupinou – amidy, alebo skupinou –OCOR –anhydridy. Jednoväzbová skupina po myslenom odtrhnutí hydroxylovej skupiny karboxylu sa nazýva acyl (R—CO—). Názvy najjednoduchších acylov sa odvodzujú od latinských názvov im zodpovedajúcich kyselín. CHÉMIA formyl acetyl benzoyl Otázky a úlohy DOPLNKOVÉ UČEBNÉ TEXTY PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ Funkčné deriváty karboxylových kyselín DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV O O–C–CH3 OH O O 1. Doplňte chýbajúce pojmy. ester halogenid COOH COOH soľ CH3– O– Na+ OH Kyselina octová Napíšte vzorce a pomenujte tieto zlúčeniny: benzoan sodný stearan sodný (mydlo) octan etylový kyselina acetylsalicylová amid kyseliny mravčej Kyselina salicylová ............................ ............................. ...... ...................................... ............................................... ......................................... amid OCOCH3 Produkt reakcie kyseliny octovej a kyseliny salicylovej anhydrid (CH3COO)2Pb CH3COOCH3 CH3COOCH2CH2CH2CH3 COOH ..................................... ............................. ...... .............................................................. ......................................... O 2. Navrhnite spôsob prípravy benzoanu etylového. -esterifikáciou – kyselina: ............................. a alkohol: ...................................... . Benzoan etylový H C C R C6H5 CH3 C C C R O O soliach karboxylových kyselín sme už hovorili v súvislosti s karboxylovými kyselinami. Halogenidy kyselín, najmä chloridy a anhydridy kyselín sú veľmi reaktívne; používajú sa namiesto karboxylových kyselín na esterifikáciu alkoholov. Najčastejšie sa používajú na vnášanie acylu do organických molekúl. O O O Ako napríklad prípravy esterov uvedieme reakciu acetanhydridu alebo acetylchloridu s etanolom. R R C C R C CH3CO−O−COCH3 + CH3CH2OH→ CH3COOCH2CH3 + CH3COOH O O kovI O–R/ X acetanhydrid etylacetát octan etylový R O O O O C Medzi najvýznamnejšie anhydridy patrí acetanhydrid a vnútorné anhydridy maleínanhydrid a ftalanhydrid, medzi najvýznamnejšie chloridy acetylchlorid. CH3COCl + CH3CH2OH→ CH3COOCH2CH3 + HCl NH2 acetylchlorid etylacetát octan etylový Estery majú rozsiahle použitie v organickej syntéze aj ako rozpúšťadlá. Na rozdiel od kyselín, z ktorých vznikajú, mnohé z nich príjemne voňajú. Preto sa uplatňujú v potravinárskom priemysle. CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C 3. Kyselina palmitová (mastná kyselina) sa nerozpúšťa vo vode. Ale keď pridáme vodný roztok hydroxidu sodného, rozpustí sa, pretože vzniká mydlo. Mydlo patrí medzi ....................... ( estery, soli, anhydridy karboxylových kyselín). O O 4. Univerzálny papierik vo vodnom roztoku draselnej soli kyseliny propánovej sa zafarbí na .................. (červeno, pH < 7; modro, pH > 7). [ide o hydrolýzu soli slabej kyseliny a silného hydroxidu] 5. Na obklady po udreninách sa používa roztok octanu olovnatého a síranu hlinitého vo vode. V roztoku vzniká biela zrazenina ako produkt hydrolýzy solí. T.j. vznikajú biele zrazeniny príslušných ................... (hydroxidov, kyselín). C C OCH2CH3 OH

  4. -2- Seminár z CH 23 (44. vyuč. hod.) DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV Pracovný list 24 DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELÍN Organická chémia II Substitučné deriváty karboxylových kyselín Substitučné deriváty karboxylových kyselín majú v uhlíkovom reťazci svojich molekúl najmenej jednu ďalšiu charakteristickú skupinu. Na označenie jej polohy v reťazci sa pri triviálnych názvoch používajú písmená gréckej abecedy, pričom uhlíkový atóm v susedstve karboxylu, ktorý má poradové číslo 2, sa označí α, ďalší βatď. Pri systémových názvoch sa uhlíky číslujú. Začína sa uhlíkom karboxylu. Napríklad kyselina maslová (butánová): γβα Mnohé zo substitučných derivátov karboxylových kyselín majú triviálne názvy. Karboxylové kyseliny s halogénom vo svojej molekule sa nazývajú halogénkyseliny, s aminoskupinou aminoskupiny, s hydroxylovou skupinou hydroxykyseliny, karboxylové kyseliny s ketoskupinou (oxoskupinou) ketokyseliny (oxokyseliny) atď. 4 3 2 1 CH3—CH2—CH2—COOH CHÉMIA CH3—CH2—CH2—COOH Otázky a úlohy DOPLNKOVÉ UČEBNÉ TEXTY PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ HOCH2CH2COOH H2NCH2CH2CH2COOH DERIVÁTY UHĽOVODÍKOV 6. Doplňte chýbajúce pojmy. kyselina 2-brómbutánová (kyselina α-brómmaslová) kyselina 3-hydroxypropánová (kyselina β-hydroxypropionová) kyselina 4-aminobutánová (kyselina γ-aminomaslová) CH3CH2CHCOOH Br O O O Napíšte vzorce uvedených substitučných derivátov karboxylových kyselín: kyselina 2–aminopropánová (alanín) kyselina aminooctová (glycín) kyselina hydroxybutándiová (jablčná) kyselina 2-hydroxybenzoová (salicylová) kyselina 2-hydroxypropán-1,2,3-trikarboxylová (citrónová) OH OH OH OH OH OH (kyselina octová) ............................................................ ...................................... ..... ............................................... CH3–C O CH3C-C O ........................................................... ................................................................... (kyselina trichlóroctová) Pomenujte uvedené substitučné deriváty karboxylových kyselín: OH OH COOH OH OH OH OH OH ClCH2COOH CCl3COOH CCl3–C ............................ ................................. ...................................... ..... ........................................... ............................................ (kyselina mliečna) Uveďte či majú kyselina citrónová, kyselina vínna a kyselina mliečna v molekule chirálne centrum – sú opticky aktívne? (kyselina citrónová) (kyselina vínna) (kyselina mliečna) CH3CH-C HOOCCH2−C–CH2COOH (kyselina acetoctová) (kyselina pyrohroznová) 7. Vysvetlite pomocou -I-efektu halogénov, prečo je kyselina trichlóroctová silnejšia ako kyselina octová. (kyselina mliečna) (kyselina vínna) δ- Cl - lebo vodík z – OH skupiny sa odštiepi .......................... (ľahšie, ťažšie) ................... ..................... .................... O CH3CHCOOH CH3CHCOOH HOOCCH −CHCOOH HOOCCH −CHCOOH OH δ+ Kyselina 2-hydroxypropánová (kyselina mliečna) vzniká kvasením sacharidov. Je prítomná napr. v kyslom mlieku, kyslej kapuste alebo silážnom krmive. Pravotočivá kyselina mliečna vzniká pri svalovej činnosti ako produkt metabolizmu sacharidov. Kyselina vínna sa nachádza v mnohých druhoch ovocia. V molekulách má dva chirálne uhlíky. Kyselina citrónová sa nachádza v citrusových plodoch. Vyrába sa z melasy kvasením. Zabraňuje zrážaniu krvi, lebo viaže Ca2+, ktoré sú pre tento dej nevyhnutné. Pridáva sa do ovocných štiav. U cicavcov je jedným z medziproduktov metabolizmu sacharidov. Cl C C -Iefekt O← H Cl δ- O O O CH3C-CH2-C CH3C-CH2-C δ+ CH3 C (kyselina acetoctová) O O +Iefekt O─ H Kyselina salicylová ajej deriváty sa používajú v lekárstve. Medzi najvýznamnejšie z nich patrí kyselina acetylsalicylová, účinná zložka acylpyrínu, ktorý sa používa ako liečivo proti horúčke, bolestiam a nachladeniu. Pripravuje sa acetyláciou kyseliny salicylovej (vodík hydroxylovej skupiny sa nahradzuje acetylom). Kyselina pyrohroznová je kľúčovým medziproduktom metabolizmu sacharidov u cicavcov.

More Related