DEFINICIJA
organska materija, čije molekule sadrže jednu ili više karboksilnih grupa povezanih s ugljikovodičnim radikalom, nazivaju se karboksilne kiseline.
Prva tri člana homolognog niza karboksilne kiseline, uključujući propionsku kiselinu, su tečnosti koje imaju oštar miris i veoma su rastvorljive u vodi. Sljedeći homolozi, počevši od butirne kiseline, također su tekućine koje imaju oštar neugodan miris, ali su slabo rastvorljive u vodi. Više kiseline sa 10 ili više atoma ugljika su čvrste materije, bez mirisa, nerastvorljiv u vodi. Općenito, u nizu homologa sa povećanjem molekularna težina rastvorljivost u vodi opada, gustoća se smanjuje, a tačka ključanja raste (tabela 1).
Tabela 1. Homologne serije karboksilnih kiselina.
Dobivanje karboksilnih kiselina
Karboksilne kiseline se dobijaju oksidacijom zasićenih ugljovodonika, alkohola, aldehida. Na primjer, octena kiselina - oksidacijom etanola s otopinom kalijevog permanganata u kisela sredina kada se zagrije:
Hemijska svojstva karboksilnih kiselina
Hemijska svojstva karboksilne kiseline prvenstveno su posljedica posebnosti njihove strukture. Dakle, kiseline rastvorljive u vodi mogu da se disociraju u jone:
R-COOH↔R-COO - + H + .
Zbog prisustva H+ jona u vodi, kiselog su okusa, mogu promijeniti boju indikatora i provode struja. U vodenom rastvoru ove kiseline su slabi elektroliti.
Karboksilne kiseline imaju hemijska svojstva karakteristična za rastvore ne organske kiseline, tj. stupaju u interakciju s metalima (1), njihovim oksidima (2), hidroksidima (3) i slabim solima (4):
2CH 3 -COOh + Zn → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 (1);
2CH 3 -COOH + CuO→ (CH 3 COO) 2 Cu + H 2 O (2);
R-COOH + KOH → R-KUVANJE + H 2 O (3);
2CH 3 -COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 (4).
Specifično svojstvo ograničavanja, kao i nezasićenih karboksilnih kiselina, manifestuje se zbog funkcionalna grupa, - interakcija sa alkoholima.
Karboksilne kiseline reaguju sa alkoholima kada se zagreju iu prisustvu koncentrovane sumporne kiseline. Na primjer, ako dodate sirćetnoj kiselini etanol i malo sumporne kiseline, a zatim se pri zagrijavanju pojavljuje miris etil etera sirćetna kiselina(etil acetat):
CH 3 -COOH + C 2 H 5 OH ↔CH 3 -C (O) -O-C 2 H 5 + H 2 O.
Specifično svojstvo zasićenih karboksilnih kiselina, koje se manifestuje zbog radikala, je reakcija halogeniranja (hloriranja).
Primjena karboksilnih kiselina
Karboksilne kiseline služe kao sirovina za proizvodnju ketona, kiselih halogenida, vinil estera i drugih važnih klasa organskih jedinjenja.
Mravlja kiselina se široko koristi za dobijanje estera koji se koriste u parfimeriji, kožarstvu (štavljenje), tekstilnoj industriji (kao jedkalo u bojanju), kao otapalo i konzervans.
Vodeni rastvor (70-80%) octene kiseline naziva se sirćetna esencija, a 3-9% vodeni rastvor se naziva stolno sirće. Esencija se često koristi za izradu sirćeta kod kuće razrjeđivanjem.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Uz kakvu pomoć hemijske reakcije mogu se napraviti sljedeće transformacije: a) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK. Napišite jednačine reakcija, navedite uslove za njihovo pojavljivanje. |
| Odgovori | a) Kloriranje metana u prisustvu svjetlosti dovodi do proizvodnje hlorometana: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl. Halogeni derivati alkana prolaze kroz hidrolizu u vodenom ili alkalnom mediju sa stvaranjem alkohola: CH 3 Cl + NaOH→CH 3 OH + NaCl. Kao rezultat oksidacije primarnih alkohola, na primjer, s kalijevim dihromatom u kiselom mediju u prisustvu katalizatora (Cu, CuO, Pt, Ag) nastaju aldehidi: CH 3 OH+ [O] →HCHO. Aldehidi se lako oksidiraju u odgovarajuće karboksilne kiseline, na primjer, kalijevim permanganatom: HCHO + [O]→HCOOH. Karboksilne kiseline pokazuju sva svojstva svojstvena slabim mineralnim kiselinama, tj. sposoban za interakciju sa aktivni metali sa stvaranjem soli: 2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H2. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Napišite jednačine reakcije između sljedećih supstanci: a) 2-metilpropanske kiseline i hlora; b) sirćetna kiselina i propanol-2; c) akrilna kiselina i bromna voda; d) 2-metilbutanska kiselina i fosfor (V) hlorid. Navedite uslove reakcije. |
| Odgovori | a) kao rezultat reakcije između 2-metilpropanske kiseline i hlora, atom vodonika se zamjenjuje u ugljikovodičnom radikalu koji se nalazi u a-poziciji; Nastaje 2-metil-2-kloropropanoična kiselina H 3 C-C (CH 3) H-COOH + Cl 2 → H 3 C-C (CH 3) Cl-COOH + HCl (kat \u003d P). b) kao rezultat reakcije interakcije između octene kiseline i propanola-2 nastaje ester - izopropil ester octene kiseline. CH 3 -COOH + CH 3 -C (OH) H-CH 3 → CH 3 -C (O) -O-C (CH 3) -CH 3. c) kao rezultat reakcije interakcije između akrilne kiseline i bromne vode, dodavanje halogena na mjestu dvostruke veze u skladu s Markovnikovovim pravilom; Nastaje 2,3-dibromopropanska kiselina CH 2 \u003d CH-COOH + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-COOH d) kao rezultat reakcije interakcije između 2-metilbutanske kiseline i fosfornog (V) hlorida, nastaje odgovarajući kiseli hlorid CH 3 -CH 2 -C (CH 3) H-COOH + PCl 5 →CH 3 -CH 2 -C (CH 3) H-COOCl + POCl 3 + HCl. |
13.1.1. Oksidacija ugljikovodika. Postoje dva načina: oksidacija nižih alkana C 4 -C 8 uglavnom u octenu kiselinu i oksidacija čvrstog parafina sa stvaranjem sintetičkih masnih kiselina (FFA) s ravnim lancem atoma ugljika C 10 -C 20, koji su sirovine za sintezu surfaktanata (tenzida) .
Proces se odvija u tečnoj fazi kada se zagreje ili u prisustvu katalizatora. Tijekom oksidacije alkana dolazi do razaranja duž veza između sekundarnih atoma ugljika, stoga se iz n-butana uglavnom formira octena kiselina, a kao nusproizvodi nastaju metil etil keton i etil acetat.
13.1.2 Sinteze na bazi ugljen monoksida (II). Karboksilne kiseline se dobijaju na bazi ugljen monoksida reakcijom karbonilacije:
Dodavanje dvostruke veze u kiselinskoj katalizi uvijek se odvija prema Markovnikovom pravilu, zbog čega se kiselina ravnog lanca dobiva samo iz etilena, a α-metil-supstituirane kiseline iz njenih homologa. Ova metoda je od posebnog interesa za sintezu kiselina sa tercijarnim radikalom (ne-kiseline) iz razgranatih olefina. (Koch reakcija):
Mehanizam reakcije sastoji se u preliminarnom protoniranju alkena kiselinom da bi se formirao karbenijum ion, njegovoj interakciji sa CO da bi se dobio acilijum - kation i reakcije potonjeg s vodom da nastane karboksilna kiselina:
Neokiseline i njihove soli imaju vrlo visoku rastvorljivost i viskoznost, a njihovi estri imaju hidroliznu stabilnost, što im omogućava široku primenu u brojnim industrijama.
Karbonilaciju alkohola kataliziraju metalni kompleksi (Ni, Co, Fe, Pd). Proces je implementiran u industriji za sintezu octene kiseline iz metanola i odlikuje se visokim ekonomskim performansama.
Kiseline se dobijaju i oksidacijom aldehida (proizvod oksosinteze).
Laboratorijske metode za dobijanje karboksilnih kiselina
Oksidacija alkana.
Oksidacija alkena.
13.2.3. Oksidacija primarnih alkohola.
13.2.4. Oksidacija aldehida i ketona. Aldehidi se oksidiraju mnogo lakše od ketona. Osim toga, oksidacija aldehida dovodi do stvaranja kiselina s istim brojem atoma ugljika, dok se oksidacija ketona odvija uz kidanje ugljik-ugljik veza (nastaju dvije kiseline ili kiselina i keton):
Kalijum permanganat ili dihromat su oksidanti. Za oksidaciju ketona potrebni su stroži uslovi od onih za aldehide.
13.2.5. Hidroliza nitrila. Nitrili se dobijaju interakcijom haloalkana sa kalijum cijanidom, hidroliza se vrši vodenim rastvorima kiselina ili alkalija. U kiseloj sredini dušik se oslobađa u obliku amonijumove soli:
u alkalnom - u obliku amonijum hidroksida, koji se raspada oslobađanjem amonijaka, kiselina se dobija u obliku soli:
13.2.6. Grignardova sinteza. Kada organomagnezijeva jedinjenja interaguju sa ugljičnim dioksidom, nastaju soli karboksilnih kiselina:
Pod uticajem jaka kiselina(obično HCl) sol se pretvara u kiselinu:
Hidroliza masti
Masti su estri karboksilnih kiselina i glicerola (trigliceridi). Karboksilne kiseline koje čine masti imaju ugljikov lanac od 3 do 18 atoma ugljika.
Kuhanje masti ili ulja sa vodenim rastvorima alkalija (NaOH, KOH) dovodi do stvaranja soli karboksilnih kiselina i glicerola.
Ova operacija se naziva saponifikacija, jer se soli karboksilnih kiselina koriste za pravljenje sapuna.
Hidroliza derivata karboksilnih kiselina.
Niže kiseline sa do 3 atoma ugljenika su hlapljive, bezbojne tečnosti karakterističnog oštrog mirisa, koje se mogu mešati sa vodom u bilo kom odnosu. Većina kiselina C 4 - C 9 su uljne tekućine s neugodnim mirisom. Rastvorljivost u vodi znatno opada s povećanjem molarna masa. Kiseline od C 10 i više su čvrste materije koje su nerastvorljive u vodi. Gustine mravlje i sirćetne kiseline su veće od jedan, ostale manje od jedan. Tačka ključanja raste s povećanjem molarne mase, s istim brojem atoma ugljika, kiseline normalne strukture ključaju više od kiselina s razgranatim ugljičnim skeletom. Poređenje tačaka ključanja kiselina i alkohola sa istim brojem ugljikovih atoma pokazalo je da kiseline ključaju na mnogo višim temperaturama od alkohola. Ovo ukazuje na veću povezanost molekula kiselina u odnosu na alkohole zbog stvaranja vodikovih veza.
Karboksilne kiseline, kao i alkoholi, sposobne su za stvaranje vodoničnih veza. Ako je akceptor dovoljno jaka baza, formiranje vodonične veze prethodi potpunom prijenosu protona na bazu. Prema Bronstedu, jedinjenje koje je donor vodonika smatra se "kiselinom". Da li će dato jedinjenje biti „donor vodonika” („kiselina”) zavisi od prirode „akceptora vodonika” („baze”). Što je baza jača, veća je vjerovatnoća da će se jedinjenje prema njoj ponašati kao kiselina:
Međumolekularne vodikove veze koje nastaju između molekula karboksilnih kiselina su toliko jake da čak iu plinovitom stanju značajan dio molekula postoji u obliku dimera:
Kako ugljikovodični lanac raste, smanjuje se sposobnost kiselina da formiraju vodikove veze.
Kao što je već pomenuto u pogl. 8, jaki oksidanti kao što je kalijum permanganat pretvaraju primarne alkohole u karboksilne kiseline. Aldehidi oksidiraju čak lakše od alkohola:
Na primjer:
Oksidacija bočnog lanca aromatičnih jedinjenja
Aromatična jedinjenja koja imaju atom vodonika u bočnom lancu na poziciji - u benzenskom prstenu oksidiraju se u karboksilne kiseline u teškim uslovima. U ovom slučaju, bočni lanac, bez obzira na broj atoma ugljika, prelazi u karboksilnu grupu COOH (više o tome je bilo riječi u poglavlju 9):
Na primjer:
Sinteze koje uključuju malon eter
Reakcije koje uključuju malonski ester se široko koriste u sintezi karboksilnih kiselina i izgradnji novog ugljičnog skeleta. Reakciona sekvenca se sastoji od alkilacije dietil estera malonske kiseline (koja se često naziva jednostavno malona), nakon čega slijedi dekarboksilacija. Prvi korak u sintezi je:
Baza se koristi za apstrahovanje protona iz - položaja dietil malonata. Ovo proizvodi nukleofil sposoban da reaguje sa haloalkanom. Kao rezultat reakcije supstitucije, radikal R je povezan s atomom ugljika, koji nosi negativan naboj. Ako je potrebno, ovaj postupak se može ponoviti uvođenjem drugog supstituenta u malonski etar
Nakon uvođenja jednog ili dva supstituenta u malonski estar, rezultirajuća supstanca može biti podvrgnuta različitim transformacijama. U nastavku je prikazan put dobijanja monokarboksilnih kiselina koje nas zanimaju:
Alkilovani malonski estar hidrolizira se u odgovarajuću dikarboksilnu kiselinu. (Više o hidrolizi estera u nastavku.) Kada se zagrije, dikarboksilna kiselina lako gubi molekulu ugljičnog dioksida i pretvara se u monokarboksilnu kiselinu. Proces uklanjanja karboksilne grupe naziva se dekarboksilacija.
Primjer takve sinteze karboksilnih kiselina je sinteza valproične kiseline, efikasnog antikonvulzivnog lijeka:
Karboksilacija Grignardovih reagensa
Karboksilne kiseline se mogu dobiti iz Grignardovih reagensa i ugljičnog dioksida (vidi Poglavlje 3):
U ovoj reakciji nastaje kiselina u čijoj molekuli ima jedan atom ugljika više nego u izvornom haloalkanu i Grignardovom reagensu.
Karboksilne kiseline se dobijaju oksidacijom primarnih alkohola ili aldehida, snažnom oksidacijom alkilbenzena ili karboksilacijom Grignardovih reagensa. Sinteze malonskog estera koriste se za proizvodnju karboksilnih kiselina s dužim ugljičnim skeletom od bilo kojeg od matičnih spojeva.
1. Opšti načini račun:
Oksidacija primarnih alkohola i aldehida pod dejstvom različitih oksidacionih sredstava:
Oksidacija vazduhom alkan kiseonikom (u prisustvu Mn 2+ ili kada se zagreva pod pritiskom). Obično se formira mješavina kiselina. Kada se butan oksidira, sirćetna kiselina je jedini proizvod:
Saponifikacija estera (tj. njihova alkalna hidroliza):
Hidroliza kiselih halogenida:
Esteri
Esteri- to su derivati karboksilnih kiselina u kojima je atom vodika karboksilne grupe zamijenjen alkil radikalom; ili su to proizvodi supstitucije hidroksilnog atoma vodika u alkoholima za kiseli radikal (acil).
Nomenklatura. Imena estera formiraju se od imena odgovarajućih kiselina ili kiselih ostataka i imena alkil radikala koji čine alkohole:
mravlje kiseline metil ester sirćetne kiseline amil ester
(mravlji metil eter, (octeni amil eter, amil acetat)
metil format)
izomerizam: 1) ugljenični skelet; 2) međuklase (izomerne do karboksilne kiseline); 3) optički.
fizička svojstva. Najjednostavniji estri karboksilne kiseline su bezbojne tekućine niskog ključanja s voćnim mirisom; viši estri su voštane supstance (pčelinji vosak), svi estri su slabo rastvorljivi u vodi.
Hemijska svojstva.
Hidroliza je najvažnije hemijsko svojstvo estera:
etil propionat
Da biste pomaknuli reakciju u smjeru stvaranja etera, dobivenu vodu možete "vezati" sredstvima za odvodnjavanje (na primjer, konc. H 2 SO 4). U slučaju kada je potrebno provesti hidrolizu estera, reakcija se ponekad provodi u prisustvu lužine, što vam omogućava da "vežete" nastalu kiselinu.
masti je mješavina estera trihidričnog alkohola glicerola i viših karboksilnih kiselina (HCA).
Opća formula za masti:
gdje su R, R 2 , R 3 ugljikovodični radikali (mogu biti isti ili različiti) koji sadrže od 3 do 25 atoma ugljika.
Prvi put je sintezu masti izvršio francuski hemičar M. Berthelot 1854. godine (Berthelotova reakcija).
Nomenklatura. Prema sistematskoj nomenklaturi, masti se nazivaju dodavanjem završetka - mastilo za naziv kiseline i prefiks koji pokazuje koliko je hidroksilnih grupa u molekuli glicerola esterifikovano.
fizička svojstva. Na sobnoj temperaturi, masti (trigliceridi) su viskozne tečnosti ili čvrste materije, lakše od vode; ne rastvaraju se u vodi, već se rastvaraju u organskim rastvaračima (benzin, benzol, itd.).
Hemijska svojstva.
I. Hidroliza. U zavisnosti od uslova, hidroliza se dešava:
1. Voda (bez katalizatora, pri visokim t 0 i P);
Tabela 5 – Klasifikacije masti
2. Kiseli (u prisustvu kiseline kao katalizatora);
3. Enzimska (javlja se u živim organizmima);
4. Alkalne (pod dejstvom alkalija).
II. reakcija adicije (za tečne nezasićene masti).
1. Dodatak vodonika (hidrogenacija, hidrogenacija):
triolein (tečna mast) tristearin (čvrsta mast)
2. Dodatak halogena. Biljna ulja obezboje bromna voda:
9,10-heksabromotristearin
Reakcije oksidacije i polimerizacije(za tečne nezasićene masti). Masti koje sadrže ostatke nezasićenih kiselina (ulja za sušenje) oksidiraju se i polimeriziraju pod djelovanjem atmosferskog kisika.
Udebljati se.
Glavna metoda za sintezu masti je esterifikacija glicerola višim karboksilnim kiselinama.
Amini.
Amini– organska jedinjenja, koji se mogu smatrati derivatima amonijaka (NH 3), u čijoj molekuli je jedan ili više atoma vodika zamijenjeno ugljikovodičnim radikalima.
Homologni niz ograničavajućih amina: CH 3 NH 2 - metilamin (primarni amin), (CH 3) 2 NH - dimetilamin (sekundarni amin), (CH 3) 3 N - trimetilamin (tercijarni amin) itd.
izomerizam: 1) ugljenični skelet; 2) pozicije amino grupe (NH 2); 3) optički.
fizička svojstva. Najjednostavniji alifatski amini u normalnim uslovima su gasovi ili tečnosti sa niskom tačkom ključanja, koji imaju oštar miris karakterističan za amonijak. Dobro se otapaju u vodi. Amini su polarna jedinjenja, karakteriše ih stvaranje vodoničnih veza, pa amini ključaju na višim temperaturama od odgovarajućih alkana.
Hemijska svojstva.
Kao derivati amonijaka, amine karakterišu hemijska svojstva amonijaka.
1. Interakcija s vodom - stvaranje supstituiranih amonijum hidroksida:
2. Interakcija sa kiselinama – stvaranje soli
CH 3 NH 2 + HC1 \u003d C1 
+ + Sl -
metilamonijum hlorid
3. Sagorijevanje amina.
4. Primarni i sekundarni amini reaguju sa azotna kiselina(primarni amini se pretvaraju u alkohole, sekundarni - u N-nitrozamine):
RNH 2 + HNO 2 → ROH + N 2 + H 2 O,
R 2 NH + HNO 2 → R 2 N–NO + H 2 O.
Dobijanje amina.
1. Interakcija alkohola sa amonijakom kada se zagrijava u prisustvu Al 2 O 3 kao katalizatora:
R-OH + NH 3 → R - NH 2 + H 2 O.
2. Interakcija alkil halida (haloalkana) sa amonijakom, na primjer:
CH 3 Br + 2NH 3 → CH 3 NH 2 + NH 4 Br
Sa viškom alkil halida i amonijaka:
CH 3 NH 2 + CH 3 Br + NH 3 → (CH 3) 2 NH + NH 4 Br
dimetilamin
Amino kiseline
Amino kiseline mogu se smatrati derivatima ugljovodonika koji sadrže amino grupe (–NH 2) i karboksilne grupe (–COOH).
Opšta formula: (NH 2) m R (COOH) n,
Nomenklatura.
2-aminobutanska kiselina
(α-aminobutanoična)
Ostaci oko 20 različitih α-amino kiselina su dio proteina.
Hemijska svojstva. Aminokiseline su polifunkcionalna jedinjenja. Ulaze u reakcije karakteristične za amine i karboksilne kiseline (vidi hemijska svojstva karboksilnih kiselina i amina).
I . amfoterna svojstva.
1. Svojstva kiselina (uključena je karboksilna grupa):
glicin natrijum glicinat (sol)
2. Glavna svojstva (amino grupa je uključena):
glicin hidrohlorid (sol)
II. Formiranje unutrašnjih soli.
Monoamino monokarboksilne kiseline (neutralne kiseline):
unutrašnja sol
(bipolarni ion, ili zwitterion)
Vodeni rastvori monoaminomonokarboksilnih kiselina su neutralni (pH = 7). Vodene otopine monoaminodikarboksilnih kiselina imaju pH< 7, так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + . Водные растворы диаминомонокарбоновых кислот имеют рН >7 (alkalni medij), budući da se kao rezultat stvaranja unutarnjih soli ovih kiselina u otopini pojavljuje višak hidroksidnih jona OH.
III. Međusobna interakcija aminokiselina je stvaranje peptida.
Dvije aminokiseline formiraju dipeptid, tri - tripeptid, n - polipeptid:
peptidna veza (amidna veza)
glicin alanin glicilalanin
Kada imenujete dipeptid, prvo navedite aminokiselinu u kojoj grupa -COOH učestvuje u formiranju dipeptida. U trivijalnom nazivu ove kiseline posljednje slovo "n" zamjenjuje se slovom "l". Zatim se, bez promjena, dodaje trivijalni naziv aminokiseline, u kojoj grupa –NH 2 učestvuje u formiranju dipeptida.
Opća formula peptida:
Načini upotrebe aminokiselina:
1) aminokiseline su široko rasprostranjene u prirodi;
2) molekuli aminokiselina su građevni blokovi od kojih su izgrađeni svi biljni i životinjski proteini; aminokiseline neophodne za izgradnju tjelesnih bjelančevina koje ljudi i životinje dobivaju kao dio proteina hrane;
3) aminokiseline se propisuju kod teške iscrpljenosti, nakon teških operacija;
4) koriste se za ishranu pacijenata, zaobilazeći gastrointestinalni trakt;
5) aminokiseline su neophodne kao lek za određene bolesti (npr. glutaminska kiselina se koristi za nervne bolesti, histidin za čir na želucu);
6) neke aminokiseline se koriste u poljoprivreda za ishranu životinja, što pozitivno utječe na njihov rast;
7) su od tehničkog značaja: aminokaproična i aminoenantna kiselina formiraju sintetička vlakna - najlon i enant.
22. Heterociklična jedinjenja Organska jedinjenja koja sadrže azot ....
Heterociklična jedinjenja su organska jedinjenja koja u svojim molekulima sadrže prstenove (cikluse) u čijem stvaranju, pored atoma ugljenika, učestvuju i atomi drugih elemenata. Atomi drugih elemenata koji čine heterocikl se nazivaju heteroatomi. Najčešći heterocikli su heteroatomi dušika, kiseonika i sumpora, iako mogu postojati heterociklična jedinjenja sa širokim spektrom elemenata koji imaju valencu od najmanje 2. Heterociklična jedinjenja mogu imati 3, 4, 5, 6 ili više atoma u ciklus. kako god najveća vrijednost imaju peto- i šesteročlane heterocikle. Ovi ciklusi, kao i u nizu karbocikličnih spojeva, nastaju najlakše i odlikuju se najvećom snagom. Heterocikl može sadržavati jedan, dva ili više heteroatoma.
U mnogim heterocikličkim jedinjenjima elektronska struktura veze u prstenu su iste kao i u aromatičnim jedinjenjima. Stoga se tipična heterociklična jedinjenja konvencionalno označavaju ne samo formulama koje sadrže naizmjenične dvostruke i jednostruke veze, već i formulama u kojima je konjugacija p-elektrona označena krugom upisanim u formulu.
Karakteristike heterocikličkih jedinjenja koja sadrže dušik:
1) među jedinjenjima koja sadrže azot ima posebno mnogo supstanci ciklične strukture;
2) od najvećeg interesa su oni u kojima su atomi azota deo ciklusa zajedno sa atomima ugljenika, jer su atomi kiseonika u cikličkim molekulima glukoze, riboze, dezoksiriboze;
3) spojevi koji sadrže cikluse, koji, uz atome ugljika, uključuju atome drugih elemenata, nazivaju se heterociklični (grčki "heteros" - drugi);
4) mogućnost postojanja različitih heterociklusa je još jedan od razloga za neiscrpnu raznolikost organskih supstanci.
Piridin kao vrsta heterocikličkog spoja koji sadrži dušik. Njegove karakteristike:
1) to je šestočlano heterociklično jedinjenje sa jednim heteroatomom azota u ciklusu:
2) je bezbojna tečnost neprijatnog mirisa, veoma rastvorljiva u vodi;
3) piridin i njegovi homolozi su sadržani u katranu uglja, koji je izvor njihove proizvodnje;
4) na osnovu strukturne formule može se doneti dvostruki sud o svojstvima piridina;
5) prisustvo dvostrukih veza u molekulu ukazuje na njegovu visoku reaktivnost, a sličnost strukture sa benzenom sugeriše da supstanca ima veliki hemijski kapacitet;
6) piridin takođe ima mnogo zajedničkog sa benzenom u strukturi i svojstvima.
U molekuli benzena, svaki atom ugljika, koji je u stanju sp 2 -hibridizacije, troši tri elektrona na formiranje δ-veza i jedan elektron na formiranje π-oblaka zajedničkog molekuli (sa bočnim preklapanjem oblaka od šest p-elektrona). U molekuli piridina, jedna CH grupa je zamijenjena atomom dušika, a ona „opskrbljuje“ dva elektrona za uspostavljanje δ-veze sa dva susjedna atoma ugljika i jednim elektronom u π-oblačni sistem, dok, kao u molekuli benzena, formira se stabilan sekstet elektrona. Atomu dušika još uvijek ostaje nekoliko slobodnih elektrona;
7) piridin je, kao i benzen, otporan na oksidaciona sredstva: ne obezbojava rastvor kalijum permanganata čak ni kada se zagreje;
8) piridin se nitrira, reakcija teče u težim uslovima od benzena, nastaje nitropiridin.
Heterociklično jedinjenje piridin je aromatična azotna baza.
Načini upotrebe piridina: 1) aromatična i osnovna svojstva piridina se koriste u sintezi raznih vrsta lekova, boja, herbicida; 2) piridin se takođe koristi kao rastvarač za denaturaciju etanola.
Lekcija će vam pomoći da steknete ideju o temi "Kemijska svojstva ograničavanja jednobaznih karboksilnih kiselina" ( školski program u 10. razredu hemije). Tokom lekcije naučićete o hemijskim svojstvima zasićenih karboksilnih kiselina, koje su posledica prisustva karboksilne grupe u njihovoj molekuli.
Tema:karbonilnih jedinjenja. karboksilne kiseline
lekcija:Hemijska svojstva zasićenih jednobaznih karboksilnih kiselina
Iz naziva ovih spojeva može se pretpostaviti da ih karakteriziraju kiselinska svojstva.
Svojstva kiselina
Svojstva kiselina- sposobnost odvajanja jona vodonika.
⇆+H+
Šta su kisela svojstva karboksilne kiseline?
1. Prisustvo slobodnog vodonikovog jona u kiselim rastvorima uzrokuje njihov kiselkast ukus i interakciju sa indikatorima.
2. Kiseline stupaju u interakciju s aktivnim metalima, oslobađajući vodonik:
2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2.
magnezijum etanat
(magnezijum acetat)
3. Reakcije sa bazama:
CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O.
4. Reakcije sa bazičnim oksidima:
2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O.
5. Reakcije sa više soli slabe kiseline:
Elektrolit- supstanca koja se u rastvoru ili topljenju disocira na jone.
Jak elektrolit- elektrolit koji se potpuno disocira na jone.
Slab elektrolit- elektrolit koji se djelimično disocira na jone.
Karboksilne kiseline → slabi elektroliti:
CH 3 COOH CH 3 COO - + H +
Šta određuje jačinu karboksilne kiseline?
1. Iz zgrade
Što je veći pozitivni naboj na atomu vodika u molekulu kiseline, to će biti jači elektrolit. Prisustvo ugljikovodičnih radikala koji doniraju elektrone u blizini karboksilne grupe smanjuje sposobnost kiseline da se disocijacija.
2. Od prisustva drugih grupa u molekulu
Uvođenjem supstituenata koji povlače elektrone povećava se pozitivni naboj na atomu vodika i jačina kiseline.
Nukleofilna supstitucija (reakcija esterifikacije)
Karboksilne kiseline reaguju sa alkoholima u prisustvu katalizatora - sumporne kiseline, formirajući estri.
Dekarboksilacija- uklanjanje karboksilne grupe.
1. Zagrijavanjem sa čvrstim alkalijama, soli karboksilnih kiselina daju alkan s brojem atoma ugljika za jedan manji, a karboksilna grupa se uklanja u obliku karbonata:
RCOONa tv + NaOH tv RH + Na 2 CO 3 .
2. Čvrste soli karboksilnih kiselina sa zemnoalkalni metali kada se zagreju, daju keton i karbonat:
(CH 3 COO) 2 Ca CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3.
3. Kada se kalcinira, benzojeva kiselina se razlaže na benzen i ugljični dioksid:
Ph-COOH PhH + CO 2 .
4. Prilikom elektrolize vodenih otopina soli karboksilnih kiselina na anodi se oslobađa ugljični dioksid, a ugljikovodični radikali se spajaju u alkan (Kolbeova reakcija):
2RCOONa + H 2 O → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.
U elektrolizi bez dijafragme (sa nepodijeljenim katodnim i anodnim prostorom), natrijum hidroksid stupa u interakciju sa ugljen-dioksid, a jedan od proizvoda je bikarbonat:
2RCOONa + H 2 O →R-R + 2NaHCO 3.
Sumiranje lekcije
Uz pomoć ove lekcije mogli ste samostalno proučavati temu "Kemijska svojstva graničnih jednobaznih karboksilnih kiselina" (školski program hemije 10. razred). Tokom lekcije ste naučili hemijska svojstva zasićenih karboksilnih (organskih) kiselina, koja su posledica prisustva karboksilne grupe u njihovoj molekuli.
Bibliografija
1. Rudžitis G.E. hemija. Osnove opšta hemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne institucije: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.
2. Hemija. 10. razred. Nivo profila: studije. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2008. - 463 str.
3. Hemija. 11. razred. Nivo profila: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2010. - 462 str.
4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbirka zadataka iz hemije za one koji upisuju fakultete. - 4. izd. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2012. - 278 str.
Zadaća
1. br. 2, 4 (str. 113) Rudžitis G.E., Feldman F.G. hemija: Organska hemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.
2. Koje dvije kiseline imaju zajedničku molekulsku formulu C 4 H 8 O 2. Imenujte ih.
3. Koja od kiselina, monohlorsirćetna ili sirćetna, treba da bude jača? Zašto?
