341 chemie 201718) - Ústav lékařské biochemie a …izomerie a konformace izomery: stejný...
TRANSCRIPT
Organická chemieMARTIN VEJRAŽKA
Organická chemie
Syntéza močoviny z kyanatanu amonného (1828)
Fridrich Wöhler
1800-1882
Jan Horbaczewski
Absolvent vídeňské lékařské fakulty
Zakladatel Ústavu pro lučbu lékařskou (1883)
Syntéza kyseliny močové (1882)
1854-1942
Jan Horbaczewski
1854-1942
Jan HorbaczewskiBěhem dalších pokusů:
• Kyselina močová vzniká pouze při rozpadujaderných buněk, nikoliv bezjaderných
• Oddělil kyselinu močovou od xantinu adalších purinů
• Předpokládal, že kyselina močová z nichvzniká
1854-1942
Vazba v organických sloučeninách
Vaz
ebn
á en
erg
ieVzdálenost jader
Délka vazby
Iner
akční
ener
gie
0
Chemická vazba
nepolární polární
iontová
δ+ δ-
+ -
Polarita vazby
Rozdíl elektronegativit
Nepolární < 0,4
Polární 0,4−1,7
Iontová > 1,7
Elektronegativita
Převzato z: https://www.quora.com/What-are-the-definitions-of-oxidation-number-and-formal-charge
Vazba σ a π
+ +
Kovalentní vazba
σ
Delší
Možná rotace
π
Kratší
Nemůže rotovat
Násobná vazba:
pevnější
Hybridizace orbitalů
Uhlík C má základní elektronovou konfiguraci
1s2 2s2 2p21s 2s 2px 2py 2pz
Hybridizace orbitalů
Excitovaný stav C*
1s2 2s1 2p31s 2s 2px 2py 2pz
Hybridizace orbitalů
Hybridizace C*
1s sp3 sp3 sp3 sp3
Hybridizace orbitalů
C C C
C
C
Nemůže rotovat!
sp3 sp2 sp
Hybridní vazbyNapř. „1,5násobná“ vazba• Delší než dvojná, kratší než jednoduchá
• Energetické vlastnosti mezi jednoduchou a dvojnou
• Nemůže rotovat
• Karboxylová skupina
• Benzenové jádroC
O
O
Nevazebné interakceVodíkový můstek
Řádově 10× slabší než iontové a kovalentní vazby
Nevazebné interakce
•Van der Waalsovy síly•Převážně v nepolárních molekulách
•Hydrofobní interakce
https://www.flickr.com/photos/lizard_queen/97118836
Organické molekuly
Vzorce organických sloučeninSumární
Strukturní◦ Všechny vazby
◦ Nepřehledné
Racionální◦ Nejpoužívanější
Perspektivní◦ Znázorňují prostorové uspořádání
C
O
O
O
C
HO
H
H
H
H
H
COOH
O
HC
O
Izomerie a konformace
Izomery: Stejný sumární vzorec, jiná struktura nebo uspořádání
izomerace = štěpení a tvoření vazeb
Konformery: Jiné prostorové uspořádání díky rotaci vazeb
změna konformace – nesmí se štěpit ani tvořit vazby
Konstituční izomerie
1-propanol 2-propanol
Tautomerie
ketoforma enolforma
Tautomery jsou izomery,
ale většinou se jeden v druhý přeměňují spontánně
Peptidová vazba
ketoforma enolforma
Má vlastnosti „1,5násobné“ vazby
• Kratší než jednoduchá
• Nemůže rotovat
Konfigurační izomerie
cis-buten trans-buten
Optická izomerie
C C
Látky s centrem chirality jsou opticky aktivní
Vybrané deriváty uhlovodíků
Halogenderiváty uhlovodíků
Vazba C-Cl, C-Br, C-I je nepolární
• Většinou nepolární rozpouštědla, těkavé
• Např. tetrachlormetan CCl4, chloroform CCl3H• Narkotický účinek
• Freony (např. CCl3F)
Hydroxyderiváty
Alifatické: alkoholy
Aromatické: fenoly
Vazba C-OH je silně polární
Tvoří vodíkové můstky
C O
H
δ-
δ+
δ+
Alkoholy
• Esterifikace
• Oxidace
• Alkoholáty
Esterifikace
Vratná reakce
- hydrolýza esteru
H2C CH3HO
H3C C
OH
O
+
H3C C
O
O
H2C CH3
+ H2O
Oxidace alkoholůPrimární
Sekundární
Terciární
R CH2
OH R C
O
H
ox.
R C
O
OH
ox.
R1
CH OH
R2
ox.
R1
C O
R2
R1
C OH
R2
R3
Fenoly
• Kyselejší (fenoláty)
• Oxidace na (semi)chinony
OH
OH
ox.
C
O
OH
ox.
O
O
Hydrochinon Fenoxyradikál Benzochinon
Oxoderiváty
• Aldehydy
• Ketony
• Nemohou tak snadno tvořit vodíkové můstky
• Oxidoredukční reakce
• Tvorba Schiffových bází
Schiffova báze
Schiffova báze
(sekundární aldimin)
Étery• Skupina R-O-R
• Málo polární
• Jednoduché: výbušné
Dietyléter Dietyléterhydroperoxid Dietyléterperoxid
Karboxylové kyseliny
• Slabé kyseliny
• Vyšší mastné kyseliny
• Vodíkové můstky - dimerizují
R C
O
OH
RC
O
OH
Karboxylové kyseliny• Redukce
• Dekarboxylace
• Anhydridy
Kyselina octová Acetanhydrid
CH3
C
OH
O
CH3
C
O
OH
+ CH3
O
CH3
OO
- H2O
+ H2O