Pochodne kwasów karboksylowych
Nomenklatura
Nazwy systematyczne amidów I-rzędowych tworzymy przez dodanie do nazwy odpowiedniego węglowodoru z łącznikiem -o- końcówki -amid dla węglowodorów alifatycznych i -karboksyamid dla aromatycznych. Nazwy amidów II i III-rzędowych tworzymy z nazw amidów I-rzędowych, wymieniając w kolejności alfabetycznej grupy węglowodorowe poprzedzone symbolem „N” i/lub uwzględniając – przy jednakowych podstawnikach – ich liczbę odzwierciedloną przedrostkiem di-.
Reaktywność
Porównując związki z podobnymi ugrupowaniami w cząsteczkach stwierdza się, że chlorki kwasowe są bardziej reaktywne od chlorków alkilowych.
Chlorowcokwasy
Jeżeli –X jest atomem chloru lub bromu, to pochodne należą do grupy chlorowcokwasów.
Nomenklatura
Zgodnie z zasadami nazewnictwa systematycznego, nazwy chlorowcokwasów tworzymy dodając do nazwy systematycznej kwasu karboksylowego przedrostek, np. chloro-, bromo-, poprzedzony numerem atomu węgla wskazującym na położenie podstawnika w szkielecie węglowym.
Reaktywność
Porównując związki z podobnymi ugrupowaniami w cząsteczkach stwierdza się, że amidy kwasowe są bardziej reaktywne od amin (pierwszorzędowe pochodne).
Wykrywanie chlorków kwasowych
reakcja z wodnym roztworem AgNO 3 pojawia się biały serowaty osad
Właściwości chemiczne
Chlorowcokwasy wykazują wszystkie typowe właściwości wynikające z obecności grupy karboksylowej i atomu chlorowca w reszcie węglowodorowej: Inne swoiste właściwości są wynikiem współdziałania grupy –COOH i atomu –X i stanowią podstawę do omówienia właściwości chlorowcokwasów w zależności od usytuowania atomu –X względem grupy karboksylowej. Ponieważ najczęściej mamy do czynienia z chlorokwasami, na ich podstawie zostaną omówione te właściwości: a) α-chlorokwasy w reakcji z mocną...
Otrzymywanie amid kwasowych
Amidy w zależności od rzędowości otrzymujemy różnymi sposobami: otrzymywanie I-rzędowych amidów w reakcji kwasu z amoniakiem,np. ogrzewanie w obecności środków pochłaniających wodę otrzymywanie II-rzędowych amidów w reakcji kwasu z I-rzędową aminą, np. otrzymywanie III-rzędowych amidów w reakcji kwasu z II rzędową aminą, np.
Zastosowanie, znaczenie, funkcje
W organizmach żywych lipidy pełnią funkcje strukturalne, są także wykorzystywane jako materiał energetyczny. Fosfolipidy są składnikami błon komórkowych, co jest możliwe ze względu na ich charakterystyczną budowę: polarną „głowę” i niepolarne „ogony”.
Tłuszcze (lipidy)
W najbardziej ogólnym ujęciu tłuszcze to estry różnych alkoholi i kwasów tłuszczowych. Biorąc pod uwagę ich skład, można sklasyfikować je następująco: Najczęściej występującą cząsteczką alkoholu jest cząsteczka glicerolu; w tłuszczach obok glicerolu mogą występować inne alkohole, np.: Tłuszcze właściwe , czyli acyloglicerole, to estry glicerolu i kwasów tłuszczowych. W zależności od liczby połączonych reszt acylowych z cząsteczką glicerolu wyróżnia się mono-, di-...
Charakterystyka wybranych hydroksykwasów
Kwas mlekowy otrzymuje się syntetycznie przez chlorowanie kwasu propanowego, a następnie podstawienie atomu chloru grupą hydroksylową: Pamiętaj! Produktem jest racemat kwasu mlekowego, czyli równomolowa mieszanina obu enancjomerów. Kwas salicylowy to biała substancja krystaliczna o słodko-kwaśnym smaku, rozpuszczalna w gorącej wodzie oraz alkoholach i eterze. Pozycja orto grup funkcyjnych determinuje tworzenie wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych: Ze względu na...
Metody otrzymywania chlorowcokwasów
1) α-chlorowcokwasy otrzymuje się w bezpośredniej reakcji kwasu karboksylowego z cząsteczką X 2 (X 2 = Cl 2 , Br 2 ) w obecności fosforu jako katalizatora: 2) β-chlorowcokwasy (podobnie jak γ- lub δ-chlorowcokwasy) otrzymuje się w reakcjiaddycji cząsteczki HX do kwasu nienasyconego: Związki te są substancjami stałymi, których rozpuszczalność w wodzie maleje ze wzrostem masy molowej.
Pochodne kwasów karboksylowych
Zastępując grupę hydroksylową –OH w grupie karboksylowej inną grupą, np. –OR, –NH 2 , –Cl, –OCOR, otrzymujemy nowe związki – odpowiednio estry, amidy, chlorki i bezwodniki kwasowe. Związki te można określić jako pochodne kwasów w grupie funkcyjnej. Ich charakterystyczną cechą jest zdolność do hydrolizy, w wyniku której otrzymuje się określony kwas. Analizując poniższy wzór łatwo zauważyć, że wszystkie te związki zawierają grupę acylową : W zależności od rodzaju kwasu przyjmuje ona...
Estry
Estry to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH zastąpiono grupą –OR 1 . Estry powstają w reakcji estryfikacji, którą przedstawiono ogólnym zapisem: W reakcji estryfikacji ważną rolę odgrywa stężony kwas siarkowy(VI); jako substancja o właściwościach higroskopijnych „usuwa” wodę z układu, przesuwając równowagę w prawo, czyli zwiększa wydajność tworzenia estru. Estry powstają również w reakcji alkoholizy, której ulegają np. chlorki kwasowe i bezwodniki....
Chlorki kwasowe
Chlorki kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie karboksylowej zastąpiono atomem chloru –Cl. Większość chlorków kwasowych to ciecze lub ciała stałe o ostrym zapachu, drażniącym silnie naskórek oraz wywołujących łzawienie.
Pochodne kwasów karboksylowych
Zastępując grupę hydroksylową –OH w grupie karboksylowej inną grupą, np. –OR, –SR, –NH 2 , –Cl, –OCOR, otrzymujemy nowe związki – odpowiednio estry, tioestry, amidy, chlorki i bezwodniki kwasowe. Związki te można określić jako pochodne kwasów karboksylowych w grupie funkcyjnej. Analizując poniższy wzór łatwo zauważyć, że wszystkie te pochodne zawierają grupę acylową. Grupa acylowa powstaje, gdy z cząsteczki kwasu zostaje oderwana grupa –OH. Przyjmuje ona nazwy w zależności...
Hydroksykwasy
Jeżeli –X jest grupą –OH, to pochodne należą do grupy hydroksykwasów. Hydroksykwasy zawierają w cząsteczce dwie grupy funkcyjne: grupę hydroksylową i grupę karboksylową. Hydroksykwasy są cieczami lub ciałami stałymi, w wodzie rozpuszczają się lepiej niż w rozpuszczalnikach organicznych. Posiadają wyższe temperatury wrzenia i topnienia od analogicznych kwasów karboksylowych.
Metody otrzymywania chlorków kwasowych
Chlorki kwasowe powstają w reakcji kwasu karboksylowego z PCl 3 , PCl 5 lub SOCl 2 , np.:
Wykrywanie mocznika (diamidu kwasu węglowego)
reakcja biuretowa (odczyn Piotrowskiego) reakcja z jonami Cu2+ w środowisku zasadowym roztwór zabarwia się na fioletowo
Bezwodniki kwasowe
Bezwodniki kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie karboksylowej zastąpiono grupą –OCOR. Poniżej podano wzór najważniejszego w syntezie organicznej bezwodnika kwasowego – bezwodnika octowego:
Właściwości chemiczne
Bezwodniki kwasowe ulegają hydrolizie. Proces ten jest procesem nieodwracalnym. W zależności od środowiska reakcji otrzymujemy różne produkty, np. dla bezwodnika etanowego: Dodatkowo bezwodniki kwasowe ulegają również amonolizie i alkoholizie, np.: Bezwodnik kwasowy poddany amonolizie (substraty w stosunku molowym 1:2) tworzy amid danego kwasu oraz jego sól amonową. Bezwodnik kwasowy poddany alkoholizie (substraty w stosunku molowym 1:1) tworzy ester oraz kwas....
Hydroksykwasy
Jeżeli –X jest grupą –OH, to pochodne należą do grupy hydroksykwasów. Hydroksykwasy zawierają w cząsteczce dwie grupy funkcyjne: grupę hydroksylową i grupę karboksylową, np. Hydroksykwasy są cieczami lub ciałami stałymi, w wodzie rozpuszczają się lepiej niż w rozpuszczalnikach organicznych. Posiadają wyższe temperatury wrzenia i topnienia od analogicznych kwasów karboksylowych. Ponieważ hydroksykwasy zawierają 2 grupy funkcyjne, uczestniczą w typowych dla tych grup reakcjach. Każda z...
Właściwości chemiczne
Chlorki kwasowe należą do najbardziej reaktywnych pochodnych kwasów karboksylowych. Aromatyczne chlorki kwasowe są mniej reaktywne niż alifatyczne. W wyniku hydrolizy chlorków kwasowych powstaje odpowiedni kwas karboksylowy i kwas solny, np.: Chlorki kwasowe biorą udział w reakcjach amonolizy i alkoholizy. Chlorek acetylu poddany amonolizie (stosunek molowy substratów 1:2) tworzy etanoamid i chlorek amonu. Chlorek acetylu poddany alkoholizie (stosunek molowy...
Reakcje charakterystyczne dla wybranych pochodnych hydroksykwasów
Kolejne reakcje charakterystyczne są dla wybranych pochodnych, dla których grupa –OH znajduje się w ściśle określonym miejscu w łańcuchu węglowodorowym. α-hydroksykwasy – 2 cząsteczki reagują z sobą tworząc w odpowiednich warunkach laktyd, np. β-hydroksykwasy łatwo ulegają odwodnieniu – eliminacja cząsteczki wody prowadzi do powstania α,β-nienasyconego kwasu, np. γ, δ-hydroksykwasy ulegają wewnątrzcząsteczkowej estryfikacji – tracą samorzutnie wodę tworząc trwałe pięcio i...
Nomenklatura
Zgodnie z zasadami nazewnictwa systematycznego nazwy hydroksykwasów tworzymy, dodając przedrostek hydroksy - do nazwy systematycznej kwasu karboksylowego. Zgodnie z zasadami nomenklatury nazwy polihydroksykwasów tworzy się podając za określeniem „kwas” lokalizację atomów węgla związanych z grupami hydroksylowymi, krotność grup hydroksylowych, wyraz „hydroksy” oraz węglowodorową nazwę kwasu. W przypadku polihydroksykwasów bardzo często zamiast nazw systematycznych stosuje się nazwy zwyczajowe.
Estry
Estry to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę–OH w grupie funkcyjnej zastąpiono grupą –OR 1 Estry powstają w reakcji estryfikacji, którą przedstawiono ogólnym zapisem: lub w reakcji alkoholizy, której ulegają np. estry, bezwodniki i chlorki kwasowe. Estry o krótkich łańcuchach węglowych są lotne i charakteryzują się owocowymi lub kwiatowymi zapachami. Dość dobrze rozpuszczają się w wodzie. H — COOC 2 H 5 metanian etylu zapach rumu CH 3 —...
Otrzymywanie wybranych amid kwasowych
Amidy ulegają hydrolizie. Hydroliza prowadzona w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym, prowadzi do otrzymania w zależności od rzędowości amidu różnych produktów: amidy I-rzędowe, np. etanoamid amidy II-rzędowe, np. N-metyloetanoamid amidy III-rzędowe, np. N,N-dimetyloetanoamid Amidy posiadają charakter bardzo słabych zasad, ale w roztworach wodnych wykazują odczyn obojętny. Ze względu na fakt, że ich cząsteczki są zasocjowane (tworzenie wiązań wodorowych)...
Chlorki kwasowe
Chlorki kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie funkcyjnej zastąpiono atomem chloru –Cl. Metody otrzymywania: Chlorki kwasowe powstają w reakcji kwasu karboksylowego z PCl 3 , PCl 5 lub SOCl 2 , np. Chlorki kwasowe należą do najbardziej reaktywnych pochodnych kwasów karboksylowych, o których mowa w tym rozdziale. Aromatyczne chlorki kwasowe należą do mniej reaktywnych niż alifatyczne. W wyniku hydrolizy chlorków kwasowych powstaje odpowiedni kwas...
Amidy kwasowe
I-rzędowe amidy kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie funkcyjnej zastąpiono grupą aminową –NH 2 . Podstawienie kolejnych atomów wodoru grupy aminowej grupą alkilową lub arylową pozwala na uzyskanie II-rzędowych lub III-rzędowych amidów:
Bezwodniki kwasowe
Bezwodniki kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie funkcyjnej zastąpiono grupą –OCOR. Poniżej podano wzór najważniejszego w syntezie organicznej bezwodnika kwasowego – bezwodnika octowego: Bezwodniki dikarboksylowych kwasów można otrzymać w czasie ich ogrzewania. Reakcja przebiega szczególnie łatwo, jeżeli powstają pięcio - lub sześcioczłonowe bezwodniki: Bezwodniki kwasowe ulegają hydrolizie. Proces ten jest procesem nieodwracalnym. W...
Tioestry
Tioestry to związki chemiczne o wzorze ogólnym:
Metody otrzymywania tioestrów
a) reakcja cząsteczki kwasu karboksylowego z odpowiednim tiolem: b) reakcja cząsteczki chlorku kwasowego z odpowiednim tiolem:
Metody otrzymywania bezwodników kwasowych
Bezwodniki kwasów dikarboksylowych można otrzymać w czasie ich ogrzewania. Reakcja przebiega szczególnie łatwo, jeżeli powstają bezwodniki zbudowane z 5- lub 6- członowego pierścienia. W podobny sposób, czyli w trakcie łagodnego ogrzewania, można otrzymać bezwodnik kwasu ftalowego : Bezwodniki kwasów monokarboksylowych (proste i mieszane) otrzymuje się też w wyniku reakcji odpowiednich chlorków kwasowych z solami sodowymi odpowiednich kwasów, np.:
Reaktywność
Porównując związki z podobnymi ugrupowaniami w cząsteczkach stwierdza się, że estry są bardziej reaktywne od eterów:
Metody otrzymywania amidów
Amidy w zależności od rzędowości otrzymujemy różnymi sposobami: a) otrzymywanie I-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z amoniakiem, np.: b) otrzymywanie II-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z I-rzędową aminą, np.: c) otrzymywanie III-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z II-rzędową aminą, np.: Amidy powstają również w reakcji chlorków kwasowych i innych pochodnych kwasów w grupie funkcyjnej z amoniakiem, czyli w trakcie tzw....
Właściwości chemiczne
Estry ulegają hydrolizie, która zachodzi zarówno w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym. Hydroliza w środowisku kwaśnym jest procesem odwracalnym. Hydroliza w środowisku zasadowym jest praktycznie nieodwracalna. Estry ulegają reakcji alkoholizy (transestryfikacji) oraz amonolizy, np.: Alkoholiza , czyli reakcja estru z alkoholem prowadząca do otrzymania nowego estru i alkoholu, jest reakcją odwracalną zarówno w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym. Amonoliza ,...
Właściwości chemiczne
Amidy ulegają hydrolizie. Reakcja ta przebiega powoli. Hydroliza prowadzona w środowisku kwaśnym lub zasadowym prowadzi do otrzymania, w zależności od rzędowości amidu, różnych produktów: Na przykład: Amidy posiadają charakter bardzo słabych zasad, ale w roztworach wodnych wykazują odczyn obojętny. Ze względu na fakt, że cząsteczki amidów są zasocjowane (tworzenie wiązań wodorowych), charakteryzują się one wysokimi temperaturami wrzenia. Amidy nie ulegają...
Amidy kwasowe
I-rzędowe amidy kwasowe to pochodne kwasów karboksylowych, w których grupę –OH w grupie funkcyjnej zastąpiono grupą aminową –NH 2 . Podstawienie kolejnych atomów wodoru grupy aminowej grupą alkilową lub arylową pozwala na uzyskanie II-rzędowych lub III-rzędowych amidów.
Nomenklatura
Nazwy estrów pochodzą od nazw kwasów i alkoholi tworzących dany ester. Są więc dwuczłonowe, podobnie jak nazwy soli. Pierwszą część nazwy estru tworzymy od nazw zwyczajowych lub systematycznych kwasów, dodając do rdzenia tej nazwy końcówkę -an lub -ian . Drugą część nazwy estru stanowi nazwa rodnika węglowodorowego, pochodzącego z cząsteczki alkoholu.
Wykrywanie amidów pierwszorzędowych
hydroliza w środowisku zasadowym pojawia się charakterystyczny zapach amoniaku
Izomeria
Dany ester oraz alifatyczny kwas karboksylowy zawierający identyczną liczbę atomów węgla w cząsteczce stanowią parę metamerów, czyli izomerów grup funkcyjnych, np.:
Właściwości chemiczne
Obecność grupy –OH wywołuje efekt indukcyjny, który zwiększa deficyt elektronowy na atomie węgla grupy karboksylowej. Skutkiem tego jest zwiększona moc hydroksykwasu w stosunku do kwasu karboksylowego o identycznej liczbie atomów węgla nie zawierającego grupy –OH. Ponieważ hydroksykwasy zawierają dwie grupy funkcyjne, uczestniczą w typowych dla tych grup reakcjach. Każda z grup funkcyjnych zachowuje swoje charakterystyczne właściwości: a) reakcje charakterystyczne dla grupy...