přednáška č - univerzita karlova · alkohol + karboxylová kyselina ester alkohol + alkohol...
TRANSCRIPT
Deriváty uhlovodíků
2
Alkoholy
• základní skupina organických látek
• primární alkoholy -CH2OH • podléhají oxidaci na aldehydy a karboxylové kyseliny
• sekundární alkoholy -CH(OH)- • funkční skupina uvnitř řetězce uhlovodíků • oxidují na ketony
• terciární alkoholy =C(OH)- • funkční skupina v místě větvení uhlíkatého řetězce
• methanol CH3OH (methylalkohol, „dřevný líh“) • ethanol CH3CH2OH (ethylalkohol, „alkohol“) • propanol CH3CH2CH2OH (propylalkohol) • isopropanol CH3CH(OH)CH3 (isopropylalkohol, 2-propanol)
• vyšší alkoholy
• cetylalkohol C16H33OH, cerylalkohol C26H53OH, myricylalkohol C31H63OH • mají nerozvětvený řetězec, estery s MK jsou základem vosků
Deriváty uhlovodíků
3
Vícesytné alkoholy
• mají několik sousedních alkoholových skupin
• ethylenglykol • bezbarvá sladká kapalina mísitelná s vodou • tuhne při nízkých teplotách chladicí směs do motorů • nebezpečný při požití nahrazuje se 1,2-propandiolem • jako vedlejší produkt kvašení je v malém množství součástí alkohol. nápojů
• glycerol (propan-1,2,3-triol)
• hustá hydroskopická kapalina sladké chuti • součást kosmetických přípravků, brání vysychání pokožky a sliznic • glycerintrinitrát – terapie angina pectoris • součást tuků, možno přeskupit na glukosu
• ribitol
• pětisytný alkohol; součást vitaminu riboflavinu a koenzymů FMN a FAD
• myoinositol • šestisytný alkohol; součást inositolfosfatidů; nitrobuněčný regulátor P-ester
Deriváty uhlovodíků
4
Aldehydy
• vznikají oxidací primárních alkoholů; mají silné redukční vlastnosti
• methanal HCHO (formaldehyd, aldehyd kyseliny mravenčí) • nepříjemně čpící plyn s desinfekčními účinky • fenolformaldehydové pryskyřice • 40% roztok formalin; zředěný ke konzervaci tkání a biologických preparátů • velmi zředěné roztoky v přípravcích proti pocení, blokuje bílkoviny potní žlázy
• ethanal CH3CHO (acetaldehyd, aldehyd kyseliny octové)
• ostře čpící kapalina silně dráždící pokožku a sliznice • snadno polymeruje na suchý líh, který hořením uvolňuje část acetaldehydu
• akrolein CH2=CH–CHO (akrylaldehyd, prop-2-enal)
• nejjednodušší nenasycený aldehyd • vzniká při vysoké teplotě z přepálených tuků; malý podíl je ve všech
smažených a fritovaných pokrmech • dráždí trávicí trakt; může způsobovat žlučníkové obtíže a střevní choroby • prudce dráždí plíce a způsobuje slzení; na kůži způsobuje těžké poleptání • použit jako chemická zbraň během 1. světové války
Deriváty uhlovodíků
5
Ketony
• vznikají oxidací sekundárních alkoholů; dále se již neoxidují
• aceton CH3–CO–CH3 (dimethylketon, propanon) • kapalina s charakteristickým pachem • požíván jako výborné organické rozpouštědlo • v malém množství vznikají v lidském těle • tvorba se značně zvyšuje při cukrovce a hladovění
• ketonové látky
• látky vznikající ve zvýšené míře při poruchách metabolismu sacharidů • počítá se k nim aceton, acetooctová a b-hydroxymáselná kyselina
Deriváty uhlovodíků
6
Fenoly
• sloučeniny s hydroxylovou skupinou v aromatickém jádru • krystalické látky špatně rozpustné ve vodě • podle počtu hydroxylových skupin se rozlišují jednosytné a vícesytné fenoly
• fenol C6H5OH • účinný protoplazmatický jed ničící tkáně a způsobující těžké popáleniny • významná látka ve vývoji chirurgie (1865 Lister)
• dvojsytné fenoly • bílé krystalické látky se silnou redukční schopností; použití jako vývojky • pyrokatechol, resorcinol, hydrochinon
Kresoly (o-, m-, p-kresol) • podobné vlastnosti jako fenoly; větší desinfekční účinky • ve směsi s mazlavým mýdlem pro úklid nemocničních prostor
Chinony (o-, p-benzochinon, chinhydron) • barevné nenasycené konjugované ketony; nemají aromatický charakter • v roztoku se velmi snadno reverzibilně redukují; využití v metabolismu
Deriváty uhlovodíků
7
Karboxylové kyseliny • vznikají oxidací aldehydů; jedná se o slabé kyseliny; mají často triviální názvy
e d g b a
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH 6 5 4 3 2 1
• kyselina mravenčí HCOOH
• rozšířena v přírodě; pro člověka toxická • hlavní toxický produkt oxidace při otravách methanolem • v metabolismu aktivovaná kys. mravenčí jako tzv. C1–fragment
• kyselina octová CH3COOH
• běžná v přírodě i v organismu; univerzální metabolit • vinný ocet vzniká octovým kvašením • její estery mají příjemnou chuť
• kyselina propionová CH3CH2COOH (k. propanová)
• bezbarvá kapalina s dráždivým zápachem • její estery mají ovocnou vůni
Deriváty uhlovodíků
8
Karboxylové kyseliny • kyselina máselná CH3CH2CH2COOH (k. butanová), kys. isomáselná (CH3)2CHCOOH
• jejich estery dávají aroma čerstvému máslu; při jeho bakteriálním rozkladu (žluknutí) se uvolňují volné kyseliny a způsobují nepříjemný zápach
• vznikají při rozkladu potu a kožního mazu
• kyselina valerová CH3(CH2)3COOH, kys. isovalerová (CH3)2CHCH2COOH • obsažena v kozlíku lékařském (valeriánské kapky, baldrián) • uklidňující účinek
• kyselina palmitová CH3(CH2)14COOH, kys. stearová CH3(CH2)16COOH
• běžné vyšší mastné kyseliny • jsou součástí tuků a lipidů; základ biologických membrán
• kyselina mléčná CH3CHOHCOOH
• běžný metabolit; vzniká více při svalové práci a sníženém přívodu kyslíku • vzniká také mléčným kvašením
• kyselina pyrohroznová
• metabolit hlavní dráhy metabolismu sacharidů
Deriváty uhlovodíků
9
Kyseliny s větším počtem karboxylových skupin • dikarboxylové kyseliny
• kyselina jantarová HOOC–CH2–CH2–COOH (sukcinát) • kyselina fumarová HOOC–CH=CH–COOH (fumarát) • kyselina jablečná HOOC–CH2–CH(OH)–COOH(malát) • kyselina oxaloctová HOOC–CH2–(C=O)–COOH(oxaloacetát) • kyselina a-oxoglutarová HOOC–CH2–CH2–(C=O)–COOH (a-ketoglutarát)
• kyselina vinná HOOC–CH(OH)–CH(OH)–COOH (vínan) • kyselina šťavelová HOOC–COOH (oxalát, šťavelan) • kyselina malonová HOOC–CH2–COOH (malonát) • HMG (kyselina b-hydroxy-b-methylglutarová)
• trikarboxylové kyseliny
• kyselina citronová • kyselina cis-akonitová • kyselina isocitronová
• komplexony – org. sloučeniny s větším počtem karboxylů
• terapie otrav těžkými kovy; v laboratoři pro stanovení iontů (EDTA)
Deriváty uhlovodíků
10
Aromatické kyseliny • odvozené od aromatických uhlovodíků; názvy většinou triviální
• kyselina benzoová – konzervační schopnosti, může působit alergické potíže • kyselina p-aminobenzoová – využití v sulfonamidové terapii bakteriálních infekcí • kyselina gallová – součást tříslovin v rostlinách, působí protiprůjmově • kyselina salicylová – v potravinářském průmyslu • kyselina acetylsalicylová – antipyretický a analgetický účinek • kyselina sulfosalicylová – činidlo pro důkaz bílkovin v moči • kyselina p-aminosalicylová – lék proti tuberkulóze
• fenylalanin a tyrosin – aromatické aminokyseliny, prekursory katecholaminů • kyselina fenylpyrohroznová a fenyloctová – vznikají při poruše metabolismu
fenylalaninu, intoxikují CNS a způsobují mentální retardaci
• kyselina ftalová a tereftalová – používány při výrobě plastů (např. tesil), také pro výrobu barviv; dimethylftalát – je součástí repelentních krémů
Izomerie
11
Konstituční (strukturní) izomerie
• stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule; tyto sloučeniny se nazývají izomery
• izomery mají stejný sumární vzorec, ale jiné vnitřní uspořádání
• řetězcová - liší se uspořádání uhlovodíkového řetězce (délka, větvení)
• polohová - liší se umístění násobné vazby nebo substituentu
but-1-en but-2-en propan-1-ol propan-2-ol
Izomerie
12
Konstituční (strukturní) izomerie
• stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule; tyto sloučeniny se nazývají izomery
• izomery mají stejný sumární vzorec, ale jiné vnitřní uspořádání
• skupinová – liší se typem funkční skupiny
• tautomerie – liší se pouze polohou jedné násobné vazby a jednoho atomu vodíku
Izomerie
13
Stereoizomerie
• stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule; tyto sloučeniny se nazývají izomery
• všechny atomy v molekule jsou vázány stejným způsobem, ale jejich prostorová geometrie je rozdílná
• optická – izomery jsou zrcadlově symetrické; souvisí s optickou aktivitou
Izomerie
14
Stereoizomerie
• stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule; tyto sloučeniny se nazývají izomery
• všechny atomy v molekule jsou vázány stejným způsobem, ale jejich prostorová geometrie je rozdílná
• geometrická – není umožněna volná otáčivost kvůli násobné vazbě nebo (cis / trans) cyklickému uspořádání
• konformační - mohou mezi sebou přecházet pouhou rotací kolem vazby
Významné reakce funkčních skupin
15
Alkoholy primární alkohol oxidace-> aldehyd oxidace-> karboxylová kyselina sekundární alkohol oxidace-> keton alkohol + karboxylová kyselina ester alkohol + alkohol ether alkohol + aldehyd poloacetál alkohol + Me+ alkoholát karboxylová kyselina + Me+ sůl karboxylová kyselina + amin amid karboxylová kyselina + karboxylová kyselina anhydrid (makroergní sloučeniny) oxidační dekarboxylace kyselina pyrohroznová + O2 kyselina octová + CO2