Derivati Karboksilnih Kiselina

Крњајић Иван

Садрж ај • Опште особине • Редукција кабоксилних киселина и њених деривата • Халогениди киселина • Анхидриди киселина • Естри • Амиди

Излаз

Деривати карбоксилних киселина

• То су једињења која настају при реакцији карбоксилних киселина са водом, при чему OH се група замењује неким електронегативним атомом или неком електронегативном атомском групом • У деривате карбоксилних киселина убрајамо хлориде (халогениде) киселина, анхидриде киселина, естре и амиде

Деривати карбоксилних киселина • Основна карактеристика деривата карбоксилних киселина је ацил-група: R

O C

• Карбоксилне киселине и њихови деривати срећу се у природи:

Физичке особине • Хлориди киселина су испарљиве течности оштрог и непријатног мириса, и никада нису нађени у природи, док се анхидриди срећу веома ретко • Естри су једињења пријатног мириса, због чега се употребљавају при производњи парфема; масти су триестри, а воскови су моноестри • Амиди имају највеће температуре кључања и топљења. Протеини су полиамиди

Структурне формуле O R

C

O Cl

R

хлорид киселине

C

O O

C

анхидрид киселине

ацил-хлорид

O R

C естар

O OR

OR

R

C амид

NH2

Хемијске особине • Сви деривати карбоксилних киселина реагују са водом, алкохолима и амонијаком, и лако прелазе један у други • Главну реакцију деривата карбокслилних киселина представља нуклеофилна супституција на ацилном угљениковом атому • Остале реакције деривата карбоксилних киселина су: хидролиза, алкохолиза и

Реакције ацил-деривата Назив реакције

Реагенс

хидролиза H алкохолиз H а амонолиза

H

O

Производ реакције

O

H R

O N H

R

R

киселина

C OH O C

OR амид

O

H R

C

естар

NH2

Реактивност • Највећу реактивност међу дериватима карбоксилних киселина показују ацилхлориди, затим анхидриди, естри и на крају, најнереактивнији и д и р о амиди л -х л и ац и д и р д и анх и р т ес и д и ам

Номенклатура • Имена ових једињења се добијају тако што се од имена киселине одбије наставак –ска и дода наставак –оил O CH3CH2

C

Cl

Пропаноил-хлорид

Добијање и реактивност • Ацил-халогениди се добијају дејством фосфор(V)-хлорида или тионил-хлорида на кабоксилне киселине: O O 3R

C

OH + PCl3

R

C

Cl + H3PO3

• Ацил-халогениди ступају у реакције хидролизе, алкохолизе и амонолизе, а дејством на карбонилне киселине дају анхидриде

Реакције ацил-халогенида O

+NH3

R

C

NH2

O

O R

C

Cl

+ H2O

R

C

OH

O

+CH3OH

R

C

OCH2

Фосген COCl2 • Отрован гас чији мирис подсећа на труло сено или воће O • Тачка кључања 8,3 С • Добијање: CO + Cl2 Cl C Cl • Веома је реактиван, и користи се за синтезу других органских једињења

Опште карактеристике • Анхидриди карбоксилних киселина имају структуру молекула две карбоксилне киселине из којих је издвојен један молекул воде • Анхидриди киселина су мање реактивни од ацил-халогенида; они спорије реагују, али подлежу хидролизи, алкохолизи и амонолизи, при чему се ослобађају органске карбоксилне киселине

Добијање • Анхидриди се могу добити реакцијом између две карбоксилне киселине или из хлорида киселина и соли O O R

C

OH + R

O R

C

C

OH

O Cl

+R

C

-H2O

R ОNa

O

O C

О O

C

R

Реакције • Хидролиза (CH3CO)2O + H2O

CH3COOH + CH3COOH

• Алкохолиза (CH3CO)2O + ROH

CH3COOR + CH3COOH

• Амoнoлиза (CH3CO)2O + NH3

CH3COONH2 + CH3COOH

Анхидрид етанске (сирћетне) киселине • Употребљава се заацетдобијање својих естара – ацетата, од којих анхидрид је најпознатији ацетат целулозе • Добијање: O CH3

C

O Cl

+ CH3

C

ОNa O

CH3

C

O O О

C

CH3

Номенклатура • Естри карбоксилних киселина, или естри, добијају име по алкохолу и киселини од које су настале, тј. на име алкил групе алкохола дода се име киселине, коме се уместо наставка –ска дода наставак -оат

Налажење естра • Естри су међу најважнијим и најраспрострањенијим једињењима која се налазе у природи • Већина простих естара ниске молекулске масе су течности врло пријаног мириса, од којих потиче ароматичан мирис воћа и цвећа • Сложенији естри са парним бројем С атома налазе се као масти и уља у биљним и животињским организмима

Физичке особине естара • Естри су обично течности или кристалне супстанције ниске температуре топљења – кључају на нижим температурама од киселина од којих су постали • Естри се не растварају у води, а растворљиви су у органским растварачима • Лакши су од воде

Имена и мириси неких естара Назив

Формула

Мирис

Метил-ацетат

CH3COOCH3

Пријатан

Етил-ацетат

CH3COOC2H5

Пропил-ацетат

CH3COOC3H7

Изоамил-ацетат

CH3COO(CH2)2CH(CH3)

Пријатан На крушку На

Метил-бутират Етил-бутират Изобутилпропионат Изопентилацетат

CH3COO(CH2)2CH крушку На 2

3

CH3CH2COO(CH2)2CH 3

CH3CH2COOCH2CH(CH3 )2 CH3COO(CH2)2CH(CH3)2

ананас На ананас На рум На банану

Добијање естара • Највећи број естара се добија реакцијом алкохола или фенола са карбоксилним киселинама, ацил-хлоридима и анхидридима киселина • Те реакције се називају естерификационим. Естерификације су повратне реакције • Хлориди киселина и анхидриди дају врло добре приносе естара

Рекције добијања естара • Из киселине O

O

R

R C C OH + R’O H • Из ацил-хлорида O O

R

C Cl + R’O H • Из анхидрида

(RCO)2O + R’O H

R

R

C

OR’ + H2O

OR’ + HCl

O C

O OR’ + R

C

OH

Реакције естара • Хидролиза • Сапонификација (алкална хидролиза) • Алкохолиза (трансестерификација) • Амонолиза

Реакције естара • Хидролиза CH3COOCH2CH3 + H2O CH3COOH + CH3CH2OH • Сапонификација CH3COOCH2CH3 + NaOH CH3COONa + CH3CH2OH

Реакције естара • Алкохолиза CH3COOCH2CH3 + ROH CH3COOR + CH3CH2OH • Амонолиза CH3COOCH2CH3 + NH3 CH3CONH2 + CH3CH2OH

Амиди • Амиди су моноацилни деривати амонијака и могу бити примарни, секундарни или терцијарни у зависности од алкил- или арил-група које су везане за атом азота • Имена карбоксамида се изводе тако што се од имена одговарајуће киселине одбије наставак –ска и дода реч амид

Добијање амида • Амиди се најчешће добијају из деривата карбоксилних киселина и амонијака, или пиролизом амонијумових соли: CH3COONH4

CH3CONH2 + H2O

Реакције амида • Амиди због слободног електронског пара на азотовом атому показују слабо базни карактер • Амиди могу да хидролизују и у киселој и у базној средини: H+ CH3CONH2 + H2O CH3COOH + NH4+ CH3CONH2 + H2O

OH–

CH3COO– + NH3

Полиамиди

• Најважнији полиамиди су протеини • Најважнији полиамид који је човек синтетички направио је најлон 66 • Добијен из адипинске киселине и хексаметиленадиамина (обе имају по 6 угљеникових атома) • Најлон 6 је синтетички најлон добијен из капролактама (циклични амид)

Карбамид (уреа) (NH2)2CO • Тачка топљења је 133 С • Диамид карбонатне киселине • Може се добити дејством амонијака на фосген или етил O O карбонат Cl

C

Cl

+2NH3

(C2H5O)2CO +2 NH3

NH3 NH3

C O C

NH3

+2HCl

NH3+2C2H5OH

Карбамид (уреа) (NH2)2CO • Карбамид представља један од крајњих производа метаболизма азота у организмима сисара и налази се у релативно великој количини у урину човека • Индустријски карбамид се производи у великим количинама из угљеник(IV)оксида и амонијака, и употребљава се као ђубриво

Редукција • Карбоксилне киселине и њихови дериват су веома отпорни на редукциона средства • Они се не могу редукаовати дејством водоника у присуству катализатора (Ni, Pt, Pd) • Литијум-хидрид LiAlH4 је јако редукционо средство, и он редукује карбоксилне киселине и естре до одговарајућих примарних алкохола,

Једначине редукција O R

C

OH

+4[H]

LiAlH4

RCH2OH + H2O

O R

C

OH +4[H]

RCH2OH + CH3CH2OH

O R

C

NH2+4[H]

LiAlH4

RCH2NH2 + H2O