wykład 11-12, Studia, wykłady chemia
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Kwasy karboksylowe
RCOOH
ArCOOH
R = podstawnik alkilowy
cykloalkilowy
alkenylowy
Ar = pierścień benzenowy lub
pierścienie aromatyczne
sp
2
O
sp
2
grupa funkcyjna
grupa karboksylowa
C
OH
sp
3
Nazewnictwo
Powszechne jest stosowanie nazw zwyczajowych (nazwy te podano w
nawiasach)
1. Kwasy, które są pochodnymi alkanów o łańcuchach otwartych są nazywane
systematycznie przez dodanie słowa kwas przed nazwą alkanu zakończoną
końcówką –owy. Grupa –COOH przyjmuje lokant 1.
HCOOH
CH
3
COOH
CH
3
CH
2
COOH
kwas metanowy
kwas etanowy
kwas propanowy
(kwas mrówkowy)
(kwas octowy)
(kwas propionowy)
CH
3
CH
2
CH
2
COOH
CH
3
CHCH
2
CH
2
COOH
CH
3
4
3
2
1
kwas butanowy
kwas
4 - metylobutanowy
(kwas masłowy)
2. Kwasy posiadające w łańcuchu wiązanie nienasycone uzyskują nazwy od
odpowiednich alkenów
H
2
CCH
2
COOH
H
2
CCCOOH
CH
3
kwas propenowy kwas 2 - metylopropenowy kwas 2-butenowy
(kwas akrylowy) (kwas metaktylowy) kwas but-2-enowy
3. Kwasy posiadające grupę karboksylową przy pierścieniu aromatycznym
przyjmują końcówkę –esowy
COOH
CH
3
CH CHCOOH
COOH
COOH
kwas benzoesowy
kwas 1 - naftoesowy
kwas 2 - naftoesowy
5
4. Można też tworzyć nazwy kwasów od łańcucha lub pierścienia wyłączając
grupę karboksylową z numeracji powstanie wówczas nazwa kwas
alkanokarboksylowy:
COOH
kwas cykloheksanokarbokslowy
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
COOH
kwas pentanowy = kwas butanokarboksylowy
COOH
kwas benzoesowy = kwas benzenokarboksylowy
Szczególnie ważne kwasy:
•
wyższe kwasy tłuszczowe nasycone i nienasycone- składniki tłuszczów –
będą omawiane odrębnie
Przykładowe wyższe kwasy tłuszczowe (kwasy od długich łańcuchach węglowych
nasyconych lub nienasyconych)
Kwasy nasycone
CH
3
(CH
2
)
10
COOH
kwas dodekanowy (laurynowy)
CH
3
(CH
2
)
14
COOH = C
15
H
31
COOH kwas heksadekanowy (palmitynowy)
CH
3
(CH
2
)
16
COOH =
C
17
H
35
COOH
kwas oktadekanowy (stearynowy)
Kwasy nienasycone
CH
3
(CH
2
)
7
CH CH(CH
2
)
7
COOH
kwas oktadec - 9-enowy
kwas 9 - oktadecenowy (oleinowy)
= C
17
H
33
COOH
CH
3
(CH
2
)
4
CH CH(CH
2
)
7
COOH
kwas oktadeka - 9,12 - dienowy
kwas - 9,12 - oktadekadienowy (linolowy)
= C
17
H
31
COOH
CH
3
CH
2
CH CHCH
2
CH CHCH
2
CH CH(CH
2
)
7
COOH
= C
17
HH
29
COOH
kwas oktadeka - 9,12,15 - trienowy
kwas - 9,12,15 - oktadekatrienowy (linolenowy)
Kwasy dikarboksylowe
COOH
CH
2
COOH
COOH
(CH
2
)
2
COOH
COOH
COOH
kwas propanodiowy
kwas budtanodiowy kwas benzeno-1,2-dikarboksylowy
(malonowy)
(bursztynowy)
(ftalowy)
HOOC
COOH
HOOC
H
kwas
E
butenodiowy
CC
CC
kwas
Z
butenodiowy
H
H
H
COOH
•
aminokwasy-(będą omawiane odrębnie)
Przykłady aminokwasów
NH
2
NH
2
NH
2
HOCH
2
CHCOOH
HCCOOH
CH
3
CHCOOH
kwas 2-aminopropanowy
(alanina)
kwas 2-amino-3-hydroksypropanowy
(seryna)
H
kwas 2-aminoetanowy
(glicyna, kwas 2-aminooctowy)
NH
2
CH
2
CHCOOH
kwas 2-amino-3-fenylopropanowy (fenyloalanina)
•
Hydroksykwasy
Przykłady hydroksy kwasów
OH
COOH
OH
H
C
COOH
CH
3
CHCOOH
OH
kwas orto hydroksy
benzoesowy
(salicylowy)
kwas 2-fenylo-2-hydroksy-
oetanowy (migdałowy)
kwas 2-hydroksy-
propanowy (mlekowy)
L-mięśnie, D,L-fermantacja
CH
2
COOH
OH
HOOCCHCH
2
COOH
OH
COOH
CHOH
CHOH
COOH
kwas
2,3-dihydroksy-
butanodiowy
(winowy)
kwas 2-hydroksyetanowy
(glikolowy)
kwas 2-hydroksybutanodiowy
(jabłkowy)
OH
HOOCCH
2
CCH
2
COOH
kwas 3-hydroksy-3-karboksy-
pentanodiowy
COOH
(cytrynowy)
•
Ketokwasy
O
O
O
CH
3
CCOOH
CH
3
CCH
2
COOH
HOOCCCH
2
CH
2
COOH
kwas 3-oksobutanowy
kwas-2-oksopropanowy
kwas 2-oksopentanodiowy
(acetylooctowy)
(pirogronowy)
( α - ketoglutarowy)
Otrzymywanie kwasów karboksylowych
1. Utlenianie alkoholi I rzędowych lub aldehydów
RCH
2
OH
CrO
3
H
2
SO
4
RCOOH
CH
3
CH
2
OH
CrO
3
H
2
SO
4
CH
3
COOH
RCHO
AgNO
3
NH
4
OH
RCOOH
CH
3
CHO
AgNO
3
NH
4
OH
CH
3
COOH
2. Utlenianie alkilobenzenów
CH
3
KMnO
4
COOH
KMnO
4
CH
3
H
3
O
H
3
O
CH
3
CH
KMnO
4
KMnO
4
CH
2
CH
3
H
3
O
H
3
O
CH
3
CH
2
CH
2
R'
KMnO
4
CR
reakcja nie zachodzi
H
3
O
R"
brak atomów H przy węglu związanym z pierścieniem
3. Hydroliza nitryli (reakcję można prowadzić w środowisku kwaśnym lub
zasadowym)
RCOO
NH
3
H
2
O / OH
RCN
H
3
O
RCOOH
NH
4
H
3
O
RCOOH
CN
H
3
O
COOH
CH
3
CN
1)
H
2
O / OH
CH
3
COOH
2) H
3
O
4. Reakcja związków Grignarda z CO
2
(addycja)
RMgX
1) CO
2
2) H
3
O
RCOOH
C
2
H
5
MgBr
1) CO
2
2) H
3
O
C
2
H
5
COOH
W reakcji tej powstaje kwas o łańcuchu dłuższym o jeden atom węgla od
użytego do syntezy odczynnika Grignarda
5. Hydroliza pochodnych kwasów karboksylowych
RCOOR'
H
2
O / H
RCOOH
1) H
2
O/ OH
RCOOR'
2) H
H
2
O / H
RCONH
2
RCOOH
1) H
2
O/ OH
2) H
RCONH
2
RCOCl
H
2
O
RCOOH
(RCO)
2
O
H
2
O
2
RCOOH
Właściwości fizyczne kwasów karboksylowych
Grupa karboksylowa jest silnie polarna i zdolna do tworzenia wiązań
wodorowych pomiędzy cząsteczkami kwasów- kwasy nawet w stanie pary
występują w postaci dimerów, stąd temperatury wrzenia tej kasy związków są
wyższe niż alkoholi od zbliżonej masie molowej lub tej samej liczbie atomów
węgla
(patrz wykład oddziaływania międzycząsteczkowe i ich wpływa na
temperaturę wrzenia związków organicznych)
Kwasy mogą również tworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody-
dlatego tez kwasy niskocząsteczkowe (do 4 atomów C) są rozpuszczalne w
wodzie. Kwasy wielokarboksylowe, hydroksykwasy i aminokwasy rozpuszczają
się w wodzie lepiej niż kwasy monokarboksylowe.
RC
O
HO
CR
OH
O
wiązania wodorowe między cząsteczkami
kwasu
-
tworzą się dimery
O
H
O
H
RC
OH
H
O
H
wiązania wodorowe pomiędzy cząsteczkami
kwasu i wody
[ Pobierz całość w formacie PDF ]