Page 1
ORGANSKA KEMIJA
Sveučilište u ZagrebuPrehrambeno-biotehnološki fakultet
Laboratorij za organsku kemiju
Predavač: Doc. dr. sc. Veronika Kovač
11-cis-retinal(apsorbira svjetlo u ljudskom oku)
serotonin(ljudski transmitor)
D-glukoza(energija potrebna ljudskom tijelu)
Page 2
2
NASTAVA IZ ORGANSKE KEMIJE
PREDAVANJA: petak, 11:15 – 12:45 sati, Velika predavaona
SEMINARI: četvrtak, 14:00 – 14:45 sati, Velika predavaonaponedjeljak, 9:00 – 9:45 sati, Predavaona 5 (ponavljači)
VJEŽBE: ponedjeljak, 11:00-15:00 sati (skupina PB), početak 25.02.2013.utorak, 9:00-13:00 sati (skupina P3), početak 19.02.2013.srijeda, 9:00-13:00 sati (skupina P1) početak 20.02.2013.srijeda, 9:00-13:00 sati (skupina P2) početak 27.02.2013.
Popis grupa: vidi na web stranici PBF-a
KONZULTACIJE: ponedjeljak, 13:00-14:00 sati
STUDIJ: Prehrambena tehnologijaAkademska godina: 2012/13.
Semestar: ljetni
Page 3
3
1. VRSTE, SVOJSTVA I NOMENKLATURA ORGANSKIH SPOJEVA
Page 4
4
DEFINICIJA ORGANSKE KEMIJE
� 1807. Berzelius:ORGANSKI SPOJEVI - spojevi od kojih je građena živa materija,
nosioci životne esencije (“vis vitalis”)ANORGANSKI SPOJEVI - izvedeni iz minerala, nemaju životnu snagu
� 1828. Wöhler: sintetizirao prvi organski spoj iz anorganskog materijala
NH4OCN∆
C
O
NH2H2N
+
amonijev cijanat urea
� 1848. Gmelin: Organska kemija je kemija ugljikovih spojeva
Page 5
5
DEFINICIJA ORGANSKE KEMIJE
� proteini, enzimi, vitamini, lipidi, ugljikohidrati, nukleinske kiseline(u živom organizmu); organske tvari u hrani, lijekovima, odjeći(pamuk, vuna, svila) i energiji (prirodni plin, nafta)
� XIX/ XX st. razvoj sintetske kemije – polimeri, farmaceutika, pesticidi, gnojiva, eksplozivi; približno 35 mil. organskih spojeva
Page 6
POSEBNOST ATOMA UGLJIKA
4. grupa, 2. perioda
(četverovalentnost)
središnji položaj(mogućnost vezanjas el.(+) i el.(-) spojevima;stvara kemijske veze sa:O, N, S, P, X, H
mogućnostsamopovezivanja (ugljikovi lanci i prsteni)
pojava izomerije (spojeviiste mol. formule pokazuju razl. svojstva)PERIODNI SUSTAV ELEMENATA
Page 7
7
ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA UGLJIKA
L
K
C-atom (raspodjelaelektrona po ljuskama)
Elektronska konfiguracija: raspodjelaelektrona po orbitalama
Elektronska konfiguracija atoma ugljika:
4 elektrona u vanjskoj(valentnoj) ljusci
K-ljuska
L-ljuska
1s 2
2s 2
2p 2
Page 8
8
HIBRIDIZACIJA ATOMA UGLJIKA
� ugljik ne može postići konfiguraciju plemenitog plina primanjem iliotpuštanjem 4 elektrona:
C + 4e- → C4-
C → C4+ + 4e-
� posljedica – HIBRIDIZACIJA (križanje) - nastaju HIBRIDNE ORBITALE (veće preklapanje atomskih orbitala, jača veza, stabilnija struktura,niža energija)
� 3 vrste hibridnih orbitala: sp3, sp2 i sp
Page 9
sp3 HIBRIDIZACIJA
križanjemjedne s-orbitale i tri p-orbitale
px py pz
E
1s
2s
2p
osnovno stanje
py pz
1s
2s
2p
px
pobuđeno stanje
1s
2sp3
hibridizacija
nastaju četiri sp3
hibridne orbitale
HIBRIDIZACIJA
sp3-hibridizirani C-atom(tetraedarska geometrija)
sp3
sp3sp3
sp3
109,5°
Atomi u C-C vezi sp3 hibridizirani!!
Page 10
E
1s
2s
2p
osnovno stanje
py pz
1s
2s
2p
px
pobuđeno stanje
px py pz
sp2 HIBRIDIZACIJA
1s
2sp2
hibridizacija
2p
križanjemjedne s- i 2 p-orbitale
nastaju tri sp2
hibridne orbitale
nehibridizirana p-orbitala
HIBRIDIZACIJA
sp2-hibridizirani C-atom (trigonalna planarnastruktura)
120°sp2
sp2
sp2
p
Atomi u C=C vezi sp2 hibridizirani!!
Page 11
E
1s
2s
2p
osnovno stanje
py pz
1s
2s
2p
px
pobuđeno stanje
px py pz
sp HIBRIDIZACIJA
1s
2sp
hibridizacija
2p
križanjemjedne s- i jedne p-orbitale
nastaju dvije sphibridne orbitale
sp-hibridizirani C-atom(linearna geometrija,kut 180 °)
spsp
p
p
Atomi u C≡C vezi sp hibridizirani!!
2 nehibridizirane p-orbitale
HIBRIDIZACIJA
Page 12
12
PODJELA ORGANSKIH SPOJEVA
� Prema osnovnim svojstvima:
o Aciklički (alifatski) UV
o Ciklički UV
Aliciklički
Aromatski
o Heterociklički spojevi
N O
Page 13
13
PODJELA ORGANSKIH SPOJEVA
� Prema kemijskim vezama:
o Zasićeni
o Nezasićeni
� Prema supstituciji:
o Nesupstituirani
o Supstituirani
Ugljikovodični supstituenti
Heteroatomni supstituenti(funkcijske skupine)
O
Page 14
14
ALKANI (parafini, zasićeni ugljikovodici)
� Sastoje se od atoma ugljika i vodika povezanih jednostrukom vezom
� Empirijska formula: CnH2n+2 n = broj atoma ugljika
Cikloalkani: CnH2n
� Atom ugljika sp3 hibridiziran
� Preklapanjem sp3 hibridne orbitale UGLJIKA i 1s orbitale VODIKA nastajekovalentna σσσσ veza
metan (CH4)
C
H
H H
H≡≡≡≡
109,5 °
σσσσ veza nastalapreklapanjem sp3-s
sp3-hibridizirani C-atom
Page 15
15
ALKANI (parafini, zasićeni ugljikovodici)
≡≡ ≡≡
C C
H
H
H
HH
H
etan
σσσσ veza nastalapreklapanjem sp3-s
σσσσ veza nastalapreklapanjem sp3-sp3
Page 16
16
ALKANI (parafini, zasićeni ugljikovodici)
� Čine HOMOLOGNI NIZ
Svaki idući ima jednu –CH2 – (metilensku) skupinu više
� Nazivi alkana završavaju nastavkom -an
Page 17
Nomenklatura (nazivlje) alkana i cikloalkana
1. Osnov imena: najdulji lanac C-atoma u molekuli
2. Pobočnim ograncima se naziv odredi prema imenu alkana s istim brojem C-atoma, a nastavak –an se zamjenjuje sa –il
CH3– metilCH3CH2– etilopćenito R– alkil
3. C-atomi u najduljem lancu se numeriraju takoda atom na koji je vezana alkilna skupina ima najmanji mogući broj
4. Imena pobočnih lanaca dolaze u obliku prefiksa ispred imena najduljeg lanca
5. Kada ima više istih alkilnih skupina koristi se prefiks –di, -tri, -tetra, -penta itd.
6. Ako ima više različitih alkilnih skupina navodese abecednim redom
CH3 CH
CH2
CH CH3
CH3
CH3
1 2 3
45
2,3-dimetilpentan
3-etil-2-metilpentan
CH3 CH
CH2
CH CH2
CH3
CH3
CH3
1 2 3 4 5
3-metilpentan
CH3 CH
CH2
CH2 CH3
CH31 2
345
Page 18
18
Nomenklatura (nazivlje) alkana i cikloalkana
� Cikloalkani:
CH3
C2H5
1
21-etil-2-metilciklopentan
butil- izobutil- sec-butil- tert-butil-
� Polutrivijalna imena alkila:
CH3
(CH2)n
CH
CH3
(n = 0, 1, 2...) izoalkil
Page 19
19
Fizikalna svojstva alkana (Pine, tabl. 3.1., str.52)
� nepolarni spojevi međusobno povezani slabim intermolekulskimVan der Waalsovim silama (Londonove sile)
� C1 – C4 plinoviC5 – C15 tekućine
> krutinepri sobnojtemperaturi
� Topljivost: u nepolarnim otapalima (“slično otapa slično”)
Kemijska svojstva alkana
� Slabo reaktivni – visokotemperaturne ili UV-reakcije
� Kemijske pretvorbe alkana u nafti radi poboljšanja iskorištenja ikakvoće benzina – izomerizacija, krekiranje, alkiliranje
Page 20
ALKENI (olefini, nezasićeni ugljikovodici)
� Empirijska formula: CnH2n
� Spojevi s jednom ili više dvostrukih veza
� Atom ugljika sp2 hibridiziran
o dvostruka veza sastavljena od 1 σ-veze i 1 π veze
C C
H
H H
Heten
120 °
π/2
π/2
Page 21
21
ALKENI (olefini, nezasićeni ugljikovodici)
� Čine HOMOLOGNI NIZ: CH2=CH2 (eten), CH3CH=CH2 (propen)...
Fizikalna svojstva alkena (Pine, tabl. 3.4., str.60)
� Slična alkanima (tv, tt, topljivost)
� Zbog ograničene rotacije oko dvostruke veze stvaraju geometrijske cis- i trans-izomere
Kemijska svojstva alkena
� Vrlo reaktivni (reaktivnost uvjetovana π-vezom)
o Karakteristične reakcije ADICIJE na = vezu
� Nazivi alkena završavaju nastavkom -en
Page 22
22
ALKINI (acetileni)
� Spojevi s jednom ili više trostrukih veza
� Empirijska formula: CnH2n-2
� Atom ugljika sp hibridiziran
o trostruka veza sastavljena od 1 σ-veze i 2 π veze
C CH H
etin
Bočnim preklapanjem nehibridiziranih p
orbitala nastaju dvijeππππ veze
Page 23
23
� Slična alkenima (reakcije ADICIJE)
Fizikalna i kemijska svojstva ALKINA
� Slabo kiseli spojevi (kiseliji od alkena i alkana) – soli acetilidi
CH≡CH + NaNH2 CH≡CNa + NH3
jača kiselina od amonijaka
� Čine HOMOLOGNI NIZ: CH≡CH (etin), CH3C≡CH (propin)...
� Nazivi alkina završavaju nastavkom -in
ALKINI (acetileni)
natrijev acetilid
Page 24
24
Nomenklatura (nazivlje) (ciklo)alkena i alkina
1. Glavni lanac: lanac sa najviše nezasićenih veza, a zatim sa najviše C-atoma u molekuli, pri čemudvostruka veza ima prednost pred trostukom
2. Što manji broj nezasićenim vezama
3. Što manji broj dvostrukim vezama
4. Što manji broj bočnim lancima
CH3 CH
CH
CH2 CH
CH2
CH2CH2
1 2
3 4 5
3-propilpenta-1,4-dien
CH3 CH
CH
CH C
CH2
CHCH
1 2
3456
3-etinilheksa-1,4-dien
3-etilciklopenten
1
2
3 CH2CH3
45
4-propilheks-1-en-5-in
CH3 CH
C
CH2 CH
CH
CH2CH2 CH2
1234
56
Page 25
25
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
SPOJEVI S KISIKOM: R=(ciklo)alkil, alkenil, aril
Alkoholi R-OH -hidroksilna skupina
Eteri R-O-R’ -eterska skupina
Aldehidi -aldehidna skupina
Ketoni -keto skupina
Karboksilne
kiseline -karboksilna skupina
Anhidridi -anhidridna skupina
Esteri -esterska skupina
Acilhalogenidi -acilna skupina X = halogen (Cl, Br, I...)
R-C
O
H
R-C
O
OH
R-C
O
OC-R
O
R-C
O
OR'
R-C
O
X
R-C
O
R
karbonili (-C=O)
Page 26
26
SPOJEVI S DUŠIKOM: R=(ciklo)alkil, alkenil, aril
Amini R-NH2 -amino skupina
Amidi - amidna skupina
Nitrili R-C≡N -cijano skupina
R-C
O
NH2
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
Page 27
27
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
Supstitucijska: metanol
Funkcijsko-razredna: metil-alkohol
CH3OH
� NOMENKLATURA:
(ime osnovne + ime karakteristične skupine)
(ime supstituenta + razredno ime)
Page 28
28
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
CH
NO2
CH3CH3 CH2
o Supstitucijska nomenklatura
Karakteristična skupina Prefiks
–Br brom-
– F fluor-
– I jod-
– Cl klor-
– NO nitrozo-
– NO2 nitro-
� Karakteristične skupine – prefiksi
CH3—CH2—CH2—Cl 1-klorpropan
2-nitrobutan
123
1 2 3 4
Page 29
29
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
� Karakteristične skupine kao prefiksi i sufiksi – glavna skupina
Vrsta spoja Formula Prefiks Sufiks
karboksilne kiseline
–CO2H
–(C)O2H
karboksi-
–
-karboksilna kiselina
-ska kiselina
sulfonske kiseline
–SO3H sulfo- -sulfonska kiselina
esteri–CO2R
–(C)O2R
R-oksikarbonil-
–
R...-karboksilat
R...-oat
acil-
-halogenidi
–COHal
–(C)OHal
halogenkarbonil-
–
-karbonil-halogenid
-oil-halogenid
amidi–CONH2
–(C)ONH2
-karbamoil-
–
-karboksamid
-amid
aldehidi–CHO
–(C)HO
formil-
okso-
-karbaldehid
-al
ketoni (C)═O okso- -on
alkoholi –OH hidroksi- -ol
Page 30
30
� Karakteristične skupine kao sufiksi
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
CH3—CH2—COOH propanska kiselina123
COOH
cikloheksankarboksilna kiselina
SO3H
1
23
4 butan-2-sulfonska kiselina
CH2=CH–COOCH2CH3 etil-prop-2-enoat123
12
3 COOCH3
4 5
metil-ciklopent-2-en-1-karboksilat
Page 31
31
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
2-metilpropanamidCH
CH3
CH3 CONH2
123
CH2=CH–C≡≡≡≡C–CHO but-4-en-2-inal12345
CHOciklopropankarbaldehid
CH3—CO—CH2—CH3 butan-2-on1 2 3 4
� Glavna karakteristična skupina
CH3—CO—CH2—COOH 3-okso-butanska kiselina1234
CONH2HO 12
33-hidroksicikloheksan-1-karboksamid
Page 32
SPOJEVI S FUNKCIJSKIM (karakterističnim) SKUPINAMA
o Funkcijsko-razredna nomenklatura
Razred PrimjerSupstituent
(ime supstituenta)
Razredno
imeCjelokupno ime
halogenid CH3CO–ClCH3CO–
(acetil)
–Cl
(klorid)acetil-klorid
nitril C2H5–C≡NC2H5–
(etil)–C≡N
(cijanid)etil-cijanid
keton CH3–CO–CH3
CH3–, CH3–
(dimetil)
C=O
(keton)dimetil-keton
alkohol CH3–OHCH3–
(metil)–OH
(alkohol)metil-alkohol
eter C2H5–O–C2H5
C2H5–, C2H5–
(dietil)–O–
(eter)dietil-eter
Page 33
33
ALKOHOLI I FENOLI
� opća formula: R-OH alkoholi R = (ciklo)alkil, alkenil..Ar-OH fenoli Ar(aril) = fenil, naftil
� sadrže jednu ili više hidroksilnih (-OH) skupina
� nazivu ugljikovodika dodaje se nastavak -ol
npr: CH3OH (MeOH) – metanol (metil-alkohol);
CH3CH2OH (EtOH) – etanol (etil-alkohol);
OH
(PhOH, C6H5OH) – fenol (fenil-alkohol);
CH2OH
(BzOH, C6H5CH2OH) – benzil-alkohol
CH OHCH3
CH3
(i-PrOH) – propan-2-ol (izopropil-alkohol);
Page 34
34
ALKOHOLI I FENOLI
� prema C-atomu na koji je vezana OH-skupina razlikujemo:
1° alkohol 2° alkohol 3° alkohol
CH3CH2CH2CH2OH
butanolbutil-alkohol
(BuOH)
CH2 OHCH3 CH
CH3
butan-2-olsec-butil-alkohol
sec-butanol
CH3 OHC
CH3
CH3
2-metilpropan-2-oltert-butil-alkohol
tert-butanol
Page 35
35
ALKOHOLI I FENOLI
� viševalentni alkoholi (dvije ili više OH skupina)
CH2CH2
OH OH
CHCH2 CH2
OH OHOH
etan-1,2-diol(etilen-glikol)
ANTIFRIZ
propan-1,2,3-triol(glicerol)
komponenta MASTI i ULJA
Page 36
36
Fizikalna svojstva alkohola
� OH-skupina je polarna (vodik vezan na elektronegativni kisik), pase molekule alkohola međusobno vežu VODIKOVIM VEZAMA
H-veza u etanolu
� Zbog jačih privlačnih sila među molekulama imaju razmjernovisoke temp. vrelišta (viša od alkana sličnih Mr)
• metanol Mr =32 tv = 78 °C
• etan Mr =30 tv = -89 °C
jačina veze ~ 20kJ/ mol
H-veza
δ+
δ¯δ¯ δ+
Page 37
37
Fizikalna svojstva alkohola
� stvaraju vodikove veze i s vodom - hidratacija (solvatacija)
δ¯
δ+
:::
• u vodi su topivi niži alkoholi (u višimdolazi do izražaja hidrofobni ugljikovod.lanac)
• butanol slabo topiv, a od C6 netopivi
� REAKTIVNOST: kao slabe BAZE (B) i slabe KISELINE (A)
OH + HR+
OH2R+
B
B
A
OH + BR_
A
O + HBR
_
alkoksid-ion
� Reakcije OKSIDACIJE i REDUKCIJE
Page 38
38
ETERI
� opća formula: R-O-R’ R, R’ = (ciklo)alkil, alkenil, aril..
simetričnieteriR = R’
asimetrični eteriR ≠ R’
� alkoksi derivati alkana (RO- = alkoksi skupina)
H2C = CH—O—CH3 metil-vinil-eter (metoksieten)
Ph—O—Ph difenil-eter (fenoksibenzen)
Et—O—Et dietil-eter (etoksietan)
i-Pr—O—i-Pr diizopropil-eter (2-izopropoksipropan)
cikličkieteri
R, R’- u prstenu
O
tetrahidrofuran (THF) 18-kruna-6
Page 39
39
ETERI - svojstva
nema H-veza
� slabo polarni spojevi,dipolni moment μ = 1,18 D
� molekule međusobno povezane slabom dipol-dipol vezom (nemogućnost H-veza)
�
H
H
H-veza s vodom(hidratacija)
δ+
δ¯ δ¯
Page 40
40
� REAKTIVNOST: slaba (analogna ROH, djeluju kao BAZE)
ETERI - svojstva
� Zbog slabih privlačnih sila među molekulama imaju niža vrelištaod alkohola: t
vROH >> t
vROR ≥≥≥≥ t
vRH
� Koriste se kao OTAPALA za organske spojeve (ne miješaju se svodom, manje gustoće od vode)
eter
H-veza >> dipol-dipol > Londonove
privlačenja sile
PRIVLAČNE SILE:
Page 41
41
AMINI I KVATERNE AMONIJEVE SOLI
� derivati amonijaka (NH3)
� u reakciji s kiselinama stvaraju kvaterne amonijeve soli
primarni(1°)
sekundarni(2°)
tercijarni(3°)
R R R R
R
R
+
R = aril, alkil, alkenil...
baza kiselina
� dušik sp3-hibridiziran (3 supstituenta i u četvrtoj sp3 orbitali je slob. el. par)
Page 42
42
AMINI I KVATERNE AMONIJEVE SOLI
� nomenklatura:
CH3NH2 metilamin
Et3N trietilamin
NH2
fenilamin (anilin), PhNH2
Ph4N+ Cl¯ tetrafenilamonijev klorid
PhNH3+ Cl¯ fenilamonijev klorid (anilinijev klorid, anilin-hidroklorid)
Page 43
43
AMINI I KVATERNE AMONIJEVE SOLI
� Amini u prirodi:
ALKALOIDIAMINOKISELINE proteini
H
Cl¯
kokain hidroklorid
+
Page 44
44
Fizikalna svojstva amina
� molekule povezane H-vezom kod 1° i 2° amina (3° amini nemaju vodik)
� svi amini stvaraju H-vezu s vodom – hidratacija (dobro topivi u vodi)
H-veza s vodom(3° amin)
---δ
+
δ¯
δ¯
---
H-veza(2° amin)
δ+δ¯
δ¯
δ+
Page 45
45
Fizikalna svojstva amina
� zbog H-veza, vrelište VIŠE od etera i alkana, no NIŽE od alkohola(N-H veza manje polarna od O-H veze)
� imaju karakterističan miris i često izraženu otrovnost
� izražena bazična svojstva (slobodni el. par na N) i jače su baze od alkohola i etera (dušik lakše daje svoj el. par nego kisik)
Et3N: + HCl Et3NH+ Cl¯
etilamin hidroklorid(sol)
B A
Page 46
46
ORGANOHALOGENI SPOJEVI
� jedan ili više halogenih atoma vezani na ugljik
� opća formula: R-X R = alkil, alkenil Ar-X Ar (aril) = fenil, naftil...
X = F, Cl, Br, I
� mogu se naći u prirodi, najčešće u morskim organizmima
� upotreba: otapala, kemijski intermedijari, pesticidi, u medicini..
F C
F
F
HC
Br
Cl
halotan(anestetik)
epibatidin(iz kože ekvadorske žabe,
200x jači od morfija)
H C
H
H
Br
metil-bromid(fumigant-pesticid)
Page 47
47
ORGANOHALOGENI SPOJEVI
CHCH3 CH3
Br
2-brompropanizopropil-bromid
� nomenklatura:
Fizikalna svojstva
� većinom tekućine, slabo topljive u vodi
� vrelišta gotovo jednaka vrelištima ugljikovodika slične Mr
� gustoća veća od vode
� halogeni atomi elektronegativniji od C-atoma: C-X veza polarna
C
X
HH
H
δ¯
δ+
elektrofilni C-atom
Page 48
48
O
C
R H
aldehidiR, R’ = alkil, alkenil,
aril...
ALDEHIDI I KETONI (karbonilni spojevi)
� opća formula:
OC
karbonilna skupina
� sadrže karbonilnu skupinu
ketoni
O
C
R R'
sp2 sp2
σσσσ-veza
ππππ-veza
ugljik i kisiksp2-hibridizirani
Page 49
49
ALDEHIDI I KETONI (karbonilni spojevi)
o Aldehidi: nazivu ugljikovodika dodaje se nastavak –alo Ketoni: nazivu ugljikovodika dodaje se nastavak –on
� Nomenklatura:
O
C
H H
O
C
H3C H
metanal(formaldehid)
etanal(acetaldehid)
O
C
H3C CH3
propanon(aceton)
O
C
CH3
acetofenon(fenil-metil-keton)
-CHO - aldehidna skupina -C=O - keto skupina
Page 50
50
Fizikalna svojstva aldehida i ketona
� karbonilna skupina POLARNA (ugljik vezan za elektronegativni kisik)
OC
R
R
δ+ δ¯
OC
R
R
+ –
dipolni moment μ = 2,5 D
� vrelišta viša od etera, a manja od alkohola (dipol-dipol privlačnesile među molekulama aldehida i ketona)
� niži aldehidi i ketoni se miješaju s vodom (H-veze)
OC
R
R
O
H
Hδ+ δ¯ δ¯δ+
� izrazito reaktivni - podliježu reakcijama adicije, supstitucije, eliminacije,oksidacije
Page 51
51
KARBOKSILNE KISELINE
� organske kiseline i sadrže karboksilnu skupinu
� opća formula: RCOOH
karboksilna skupina
C
O H
O
� Nomenklatura: (tablica, slajd 29)
o atom ugljika -COOH skupine ima broj 1o ime alkana + nastavak –ska kiselina ili –karboksilna kiselina
metanska kiselina(mravlja kiselina)
etanska kiselina(octena kiselina)
propanska kiselina(propionska kiselina)
butanska kiselina(maslačna kiselina)(Trivijalno ime)
pentanska kiselina(valerijanska kiselina)
Page 52
52
KARBOKSILNE KISELINE
� VIŠE MASNE KISELINE: dugolančane karboksilne kiseline
o zasićene: palmitinska, stearinskao nezasićene: oleinska, linolna, linolenska
� DIKARBOKSILNE KISELINE: dvije karboksilne skupine
HOOC–COOH oksalna kiselina (etanska dikiselina)
HOOC–CH2–COOH malonska kiselina (propanska dikiselina)
HOOC–(CH2)2–COOH jantarna kiselina (butanska dikiselina)
HOOC–(CH2)3–COOH glutarna kiselina (pentanska dikiselina)
u krumpiru, špinatu,
kupusu, grožđu
sok repeHOOC–(CH2)4–COOH adipinska kiselina
(heksanska dikiselina)
Page 53
53
Fizikalna svojstva karboksilnih kiselina
� karboksilna skupina izrazito POLARNA (stvara dvostruke H-veze između sebe i sa drugim polarnim spojevima npr: vodom)
C
O H
O
C
OH
O
------------
-------------
δ+
δ+
δ+δ+
δ¯
δ¯
δ¯
δ¯ H-veza
octena kiselina i H2O
� Topljivost u vodi: do C4 dobro topive, povećanjem alifatskog lancaraste hidrofobnost
� Vrelišta: viša od alkohola iste Mr (dvostruke H-veze)
Page 54
54
Kemijska svojstva karboksilnih kiselina
� slabe su kiseline
� Reagiraju s jakim bazama tvoreći SOLI (deprotoniranje)
� Podliježu reakcijama redukcije, supstitucije (OH-skupine),kondenzacije
R-COOH + NaOH R-COONa + HOH
natrijev karboksilat
Page 55
55
Derivati karboksilnih kiselina
� ACIL_HALOGENIDI
o jako reaktivni spojevi, koriste se za sintezu estera i amida
o opća formula: acil
C
X
R
O
halogen
C
Cl
C2H5
O
propanoil-klorid(propionil-klorid)
C
Cl
O
benzoil-klorid
Page 56
56
anhidridna veza
� ANHIDRIDI KISELINA
Derivati karboksilnih kiselina
o dobivaju se kondenzacijom dviju istovrsnih ili različitihkarboksilnih kiselina, te se hidrolizom cijepaju na iste te dvije kiseline
o opća formula:
C
O
CH3
O
C CH3
O
anhidrid octene kiseline(acetanhidrid)
O
CCH3 O
O
P O
O
mješoviti anhidrid octene i fosfatne kiseline
C
O
R
O
C R
O
Page 57
57
Derivati karboksilnih kiselina
� ESTERI I SOLI KISELINA
o esteri nastaju kondenzacijom karboksilnih kiselina i alkohola(esterifikacija)
o niža vrelišta od odgovarajućih karb. kiselina, jer ne mogu tvoritiH-veze
o opća formula:C
OR'
R
O
C
O- M
+R
O
ester sol kiseline
C
OC2H5
CH3
O
etil-acetat(etil-etanoat)
C
ONa
CH3
O
natrijev acetat
Page 58
Derivati karboksilnih kiselina
� AMIDI
o OH-skupina u karboksilnoj kiselini zamijenjena sa NH2 skupinom
o ako se vodik iz NH2 skupine zamijeni sa alkilom (R) dobivaju sesupstituirani amidi
o opća formula:C
NH2
R
O
C
NR'2
R
O
R’= alkil, aril..
C
NH2
CH3
O
acetamid
C
NMe2
O
N,N-dimetilbenzamid
amidnaveza
u peptidima (proteinima)aminokiseline povezane amidnom(peptidnom) vezom
Page 59
59
1. S.H. Pine, Organska kemija, Školska knjiga, Zagreb, 1994.2. V. Rapić, Nomenklatura organskih spojeva, Školska knjiga, Zagreb, 2004.3. P. Y. Bruice, Organic chemistry, 4th edition, Prentice Hall, New Jersey, 2004.4. L.G. Wade, Organic Chemistry, 6th Edition, Prentice Hall, New Jersey, 2006.5. J. McMurry, Organic Chemistry, 7th Edition, Thomson Brooks/Cole, 2008.
LITERATURA