DEFINICIJA
organska tvar, čije molekule sadrže jednu ili više karboksilnih skupina povezanih s radikalom ugljikovodika, nazivaju se karboksilne kiseline.
Prva tri člana homolognog niza karboksilne kiseline, uključujući propionsku kiselinu, tekućine su oštrog mirisa i vrlo su topive u vodi. Sljedeći homolozi, počevši od maslačne kiseline, također su tekućine koje imaju oštar neugodan miris, ali su slabo topljive u vodi. Više kiseline s 10 ili više ugljikovih atoma su čvrste tvari, bez mirisa, netopljiv u vodi. Općenito, u nizu homologa s porastom Molekularna težina smanjuje se topljivost u vodi, smanjuje se gustoća, a povećava vrelište (tablica 1).
Tablica 1. Homologne serije karboksilnih kiselina.
Dobivanje karboksilnih kiselina
Karboksilne kiseline se dobivaju oksidacijom zasićenih ugljikovodika, alkohola, aldehida. Na primjer, octena kiselina - oksidacijom etanola s otopinom kalijevog permanganata u kisela sredina kada se zagrije:
Kemijska svojstva karboksilnih kiselina
Kemijska svojstva karboksilne kiseline prvenstveno su zbog osobitosti njihove strukture. Dakle, kiseline topive u vodi mogu disocirati na ione:
R-COOH↔R-COO - + H + .
Zbog prisutnosti H + iona u vodi, imaju kiselkast okus, mogu promijeniti boju indikatora i provoditi struja. U vodenoj otopini ove kiseline su slabi elektroliti.
Karboksilne kiseline imaju kemijska svojstva karakteristična za otopine ne organske kiseline, tj. međusobno djeluju s metalima (1), njihovim oksidima (2), hidroksidima (3) i slabim solima (4):
2CH3-COOh + Zn → (CH3COO) 2Zn + H2 (1);
2CH3-COOH + CuO→ (CH3COO) 2Cu + H2O (2);
R-COOH + KOH → R-COOK + 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, koje se očituje zbog funkcionalna skupina, - interakcija s alkoholima.
Karboksilne kiseline reagiraju s alkoholima pri zagrijavanju iu prisutnosti koncentrirane sumporne kiseline. Na primjer, ako dodate octenoj kiselini etanol i malo sumporne kiseline, tada se pri zagrijavanju pojavljuje miris etil etera octena kiselina(etil acetat):
CH3-COOH + C2H5OH ↔CH3-C(O)-O-C2H5 + H2O.
Specifično svojstvo zasićenih karboksilnih kiselina, koje se očituje zahvaljujući radikalu, je reakcija halogeniranja (kloriranja).
Primjena karboksilnih kiselina
Karboksilne kiseline služe kao sirovina za proizvodnju ketona, kiselih halogenida, vinil estera i drugih važnih klasa organskih spojeva.
Mravlja kiselina ima široku primjenu za dobivanje estera koji se koriste u parfumeriji, kožarskoj (štavljenju), tekstilnoj industriji (kao sredstvo za bojenje), kao otapalo i konzervans.
Vodena otopina (70-80%) octene kiseline naziva se octena esencija, a 3-9% vodena otopina naziva se stolni ocat. Esencija se često koristi za izradu octa kod kuće razrjeđivanjem.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Uz kakvu pomoć kemijske reakcije mogu se napraviti sljedeće transformacije: a) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK. Napišite jednadžbe reakcija, navedite uvjete za njihovo odvijanje. |
| Odgovor | a) Kloriranje metana u prisutnosti svjetla dovodi do proizvodnje klorometana: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl. Halogeni derivati alkana podliježu hidrolizi u vodenom ili alkalnom mediju uz stvaranje alkohola: CH 3 Cl + NaOH→CH 3 OH + NaCl. Kao rezultat oksidacije primarni alkoholi, na primjer, s kalijevim dikromatom u kiselom mediju u prisutnosti katalizatora (Cu, CuO, Pt, Ag) nastaju aldehidi: CH 3 OH+ [O] →HCHO. Aldehidi se lako oksidiraju u odgovarajuće karboksilne kiseline, na primjer, s kalijevim permanganatom: HCHO + [O] → HCOOH. Karboksilne kiseline pokazuju sva svojstva svojstvena slabim mineralnim kiselinama, tj. sposoban za interakciju s aktivni metali uz stvaranje soli: 2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H2. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Napišite jednadžbe reakcija između sljedećih tvari: a) 2-metilpropanske kiseline i klora; b) octena kiselina i propanol-2; c) akrilna kiselina i bromna voda; d) 2-metilbutanska kiselina i fosfor (V) klorid. Navedite uvjete reakcije. |
| Odgovor | a) kao rezultat reakcije između 2-metilpropanske kiseline i klora, atom vodika je zamijenjen u radikalu ugljikovodika koji se nalazi u a-položaju; 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 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, adicija halogena na mjestu dvostruke veze u skladu s Markovnikovljevim pravilom; Nastaje 2,3-dibrompropanoična kiselina CH 2 \u003d CH-COOH + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-COOH d) kao rezultat reakcije interakcije između 2-metilbutanske kiseline i fosfor (V) klorida nastaje odgovarajući kiseli klorid 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 C4-C8 uglavnom u octenu kiselinu i oksidacija krutog parafina uz stvaranje sintetičkih masnih kiselina (FFA) s ravnim lancem ugljikovih atoma C10-C20, koji su sirovine za sintezu površinski aktivnih tvari (tenzidi) .
Proces se odvija u tekućoj fazi pri zagrijavanju ili u prisutnosti katalizatora. Tijekom oksidacije alkana dolazi do razaranja duž veza između sekundarnih atoma ugljika, stoga octena kiselina uglavnom nastaje iz n-butana, a kao nusprodukti nastaju metil etil keton i etil acetat.
13.1.2 Sinteze na bazi ugljikovog monoksida (II). Karboksilne kiseline se dobivaju iz ugljičnog monoksida reakcijom karbonilacije:
Adicija dvostruke veze u kiseloj katalizi uvijek se odvija prema Markovnikovljevom pravilu, zbog čega se ravnolančana kiselina dobiva samo iz etilena, a α-metil-supstituirane kiseline iz njegovih homologa. Ova metoda je od posebnog interesa za sintezu kiselina s tercijarnim radikalom (ne-kiseline) iz razgranatih olefina. (Kochova reakcija):
Mehanizam reakcije sastoji se u preliminarnom protoniranju alkena s kiselinom kako bi se formirao karbenijev ion, njegovoj interakciji s CO da bi se dobio acilij – kation i reakcije potonjeg s vodom da nastane karboksilna kiselina:
Neokiseline i njihove soli imaju vrlo visoku topljivost i viskoznost, a njihovi esteri hidroliznu stabilnost, što im omogućuje široku primjenu u nizu industrija.
Karbonilaciju alkohola kataliziraju metalni kompleksi (Ni, Co, Fe, Pd). Proces je implementiran u industriji za sintezu octene kiseline iz metanola i karakterizira ga visoka ekonomska učinkovitost.
Kiseline se također dobivaju oksidacijom aldehida (produkt oksosinteze).
Laboratorijske metode dobivanja karboksilnih kiselina
Oksidacija alkana.
Oksidacija alkena.
13.2.3. Oksidacija primarnih alkohola.
13.2.4. Oksidacija aldehida i ketona. Aldehidi se mnogo lakše oksidiraju od ketona. Osim toga, oksidacijom aldehida nastaju kiseline s istim brojem atoma ugljika, dok oksidacijom ketona dolazi do kidanja veza ugljik-ugljik (nastaju dvije kiseline ili kiselina i keton):
Oksidatori su kalijev permanganat ili dikromat. Oksidacija ketona zahtijeva strože uvjete od onih za aldehide.
13.2.5. Hidroliza nitrila. Nitrili se dobivaju interakcijom haloalkana s kalijevim cijanidom, hidroliza se provodi s vodenim otopinama kiselina ili lužina. U kiseloj sredini dušik se oslobađa u obliku amonijeve soli:
u alkalnom - u obliku amonijevog hidroksida, koji se raspada uz oslobađanje amonijaka, kiselina se dobiva u obliku soli:
13.2.6. Grignardova sinteza. U interakciji organomagnezijskih spojeva s ugljikovim dioksidom nastaju soli karboksilnih kiselina:
Pod utjecajem jaka kiselina(obično HCl) sol se pretvara u kiselinu:
Hidroliza masti
Masti su esteri karboksilnih kiselina i glicerola (trigliceridi). Karboksilne kiseline koje čine masti imaju ugljikov lanac od 3 do 18 ugljikovih atoma.
Prokuhavanje masti ili ulja s vodenim otopinama lužina (NaOH, KOH) dovodi do stvaranja soli karboksilnih kiselina i glicerola.
Taj se postupak naziva saponifikacija jer se za izradu sapuna koriste soli karboksilnih kiselina.
Hidroliza derivata karboksilnih kiselina.
Niže kiseline s do 3 ugljikova atoma su hlapljive, bezbojne tekućine s karakterističnim oštrim mirisom, miješaju se s vodom u bilo kojem omjeru. Većina kiselina C 4 - C 9 su uljaste tekućine neugodnog mirisa. Topivost u vodi jako opada s povećanjem molekulska masa. Kiseline od C 10 i više su krute tvari netopljive u vodi. Gustoće mravlje i octene kiseline su veće od jedan, ostale su manje od jedan. Vrelište raste s povećanjem molarne mase, s istim brojem ugljikovih atoma kiseline normalne strukture vriju više od kiselina s razgranatim ugljikovim skeletom. Usporedba vrelišta kiselina i alkohola s istim brojem ugljikovih atoma pokazala je da kiseline vriju na mnogo višim temperaturama od alkohola. To ukazuje na veću povezanost molekula kiselina u usporedbi s alkoholima zbog stvaranja vodikovih veza.
Karboksilne kiseline, poput alkohola, sposobne su stvarati vodikove veze. Ako je akceptor dovoljno jaka baza, stvaranje vodikove veze prethodi potpunom prijenosu protona na bazu. Prema Bronstedu, spoj koji je donor vodika smatra se "kiselinom". Hoće li određeni spoj biti "donor vodika" ("kiselina") ovisi o prirodi "akceptora vodika" ("baze"). Što je baza jača, to je vjerojatnije da će se spoj prema njoj ponašati kao kiselina:
Međumolekularne vodikove veze koje nastaju između molekula karboksilnih kiselina toliko su jake da čak iu plinovitom stanju značajan dio molekula postoji u obliku dimera:
Kako ugljikovodični lanac raste, sposobnost kiselina da stvaraju vodikove veze se smanjuje.
Kao što je već spomenuto u pogl. 8, jaka oksidacijska sredstva kao što je kalijev permanganat pretvaraju primarne alkohole u karboksilne kiseline. Aldehidi oksidiraju čak i lakše od alkohola:
Na primjer:
Oksidacija bočnog lanca aromatskih spojeva
Aromatski spojevi koji imaju atom vodika u bočnom lancu u -položaju benzenskog prstena oksidiraju se u karboksilne kiseline pod teškim uvjetima. U ovom slučaju, bočni lanac, bez obzira na broj atoma ugljika, prelazi u karboksilnu skupinu COOH (više o tome je bilo riječi u 9. poglavlju):
Na primjer:
Sinteze koje uključuju malon eter
Reakcije koje uključuju malonski ester naširoko se koriste u sintezi karboksilnih kiselina i konstrukciji novog ugljikovog kostura. Reakcijski slijed sastoji se od alkilacije dietil estera malonske kiseline (često se jednostavno naziva malonska), nakon čega slijedi dekarboksilacija. Prvi korak u sintezi je:
Baza se koristi za apstrakciju protona iz - položaja dietil malonata. Ovo proizvodi nukleofil sposoban reagirati s haloalkanom. Kao rezultat reakcije supstitucije, radikal R je povezan s atomom ugljika, koji nosi negativan naboj. Ako je potrebno, ovaj se postupak može ponoviti uvođenjem drugog supstituenta u malonski eter
Nakon uvođenja jednog ili dva supstituenta u malonski ester, dobivena tvar se može podvrgnuti različitim transformacijama. Put dobivanja monokarboksilnih kiselina koji nas zanima je prikazan u nastavku:
Alkilirani malonski ester se hidrolizira u odgovarajuću dikarboksilnu kiselinu. (Više o hidrolizi estera u nastavku.) Kada se zagrijava, dikarboksilna kiselina lako gubi molekulu ugljičnog dioksida i pretvara se u monokarboksilnu kiselinu. Proces uklanjanja karboksilne skupine naziva se dekarboksilacija.
Primjer takve sinteze karboksilnih kiselina je sinteza valproinske kiseline, učinkovitog antikonvulzivnog lijeka:
Karboksilacija Grignardovih reagensa
Karboksilne kiseline mogu se dobiti iz Grignardovih reagensa i ugljičnog dioksida (vidi Poglavlje 3):
U ovoj reakciji nastaje kiselina u čijoj se molekuli nalazi jedan ugljikov atom više nego u izvornom haloalkanu i Grignardovom reagensu.
Karboksilne kiseline se dobivaju oksidacijom primarnih alkohola ili aldehida, snažnom oksidacijom alkilbenzena ili karboksilacijom Grignardovih reagensa. Sinteze estera malonske kiseline koriste se za proizvodnju karboksilnih kiselina s dužim ugljikovim kosturom od bilo kojeg ishodišnog spoja.
1. Opće metode priznanica:
Oksidacija primarnih alkohola i aldehida pod djelovanjem različitih oksidacijskih sredstava:
Oksidacija zrakom alkanom kisikom (u prisutnosti Mn 2+ ili pri zagrijavanju pod tlakom). Obično nastaje smjesa kiselina. Kada se butan oksidira, octena kiselina je jedini produkt:
Saponifikacija estera (tj. njihova alkalna hidroliza):
Hidroliza kiselih halogenida:
Esteri
Esteri- to su derivati karboksilnih kiselina u kojima je vodikov atom karboksilne skupine zamijenjen alkilnim radikalom; ili su to proizvodi supstitucije hidroksilnog atoma vodika u alkoholima za kiselinski radikal (acil).
Nomenklatura. Nazivi estera tvore se od naziva odgovarajućih kiselina ili kiselinskih ostataka i naziva alkilnih radikala koji čine alkohole:
metilni ester mravlje kiseline amilni ester octene kiseline
(mravlji metil eter, (octeni amil eter, amil acetat)
metil format)
Izomerija: 1) ugljikov kostur; 2) interklasa (izomerne karboksilnim kiselinama); 3) optički.
fizička svojstva. Najjednostavniji esteri karboksilnih kiselina su bezbojne tekućine s niskim vrelištem i voćnog mirisa; viši esteri su voštane tvari (pčelinji vosak), svi esteri su slabo topljivi u vodi.
Kemijska svojstva.
Hidroliza je najvažnije kemijsko svojstvo estera:
etil propionat
Da biste pomaknuli reakciju u smjeru stvaranja etera, možete "vezati" dobivenu vodu sa sredstvima za odvodnjavanje (na primjer, konc. H 2 SO 4). U slučaju kada je potrebno provesti hidrolizu estera, reakcija se ponekad provodi u prisutnosti lužine, što vam omogućuje da "vežete" dobivenu kiselinu.
masti je smjesa estera trohidričnog alkohola glicerola i viših karboksilnih kiselina (HCA).
Opća formula masti:
gdje su R, R2, R3 ugljikovodični radikali (mogu biti isti ili različiti) koji sadrže od 3 do 25 atoma ugljika.
Prvi put je sintezu masti izveo francuski kemičar M. Berthelot 1854. (Berthelotova reakcija).
Nomenklatura. Prema sustavnoj nomenklaturi, masti se nazivaju dodavanjem nastavka - tinta uz naziv kiseline i prefiks koji pokazuje koliko je hidroksilnih skupina u molekuli glicerola esterificirano.
fizička svojstva. Na sobnoj temperaturi, masti (trigliceridi) su viskozne tekućine ili krute tvari, lakše od vode; ne otapaju se u vodi, ali se otapaju u organskim otapalima (benzin, benzen i dr.).
Kemijska svojstva.
I. Hidroliza. Ovisno o uvjetima, hidroliza se događa:
1. Voda (bez katalizatora, pri visokim t 0 i P);
Tablica 5 - Klasifikacije masti
2. Kiseli (u prisutnosti kiseline kao katalizatora);
3. Enzimski (javlja se u živim organizmima);
4. Alkalna (pod djelovanjem lužina).
II. reakcija adicije (za tekuće nezasićene masti).
1. Dodatak vodika (hidrogenizacija, hidrogenacija):
triolein (tekuća mast) tristearin (kruta mast)
2. Adicija halogena. Biljna ulja obezboje bromna voda:
9,10-heksabromotristearin
Reakcije oksidacije i polimerizacije(za tekuće 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 s višim karboksilnim kiselinama.
amini.
amini– organski spojevi, koji se mogu smatrati derivatima amonijaka (NH 3), u čijoj je molekuli jedan ili više vodikovih atoma 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.
Izomerija: 1) ugljikov kostur; 2) položaji amino skupine (NH 2); 3) optički.
fizička svojstva. Najjednostavniji alifatski amini u normalnim uvjetima su plinovi ili tekućine s niskim vrelištem, koji imaju oštar miris karakterističan za amonijak. Dobro se otapaju u vodi. Amini su polarni spojevi, karakterizira ih stvaranje vodikovih veza, pa amini vriju na višim temperaturama od odgovarajućih alkana.
Kemijska svojstva.
Budući da su derivati amonijaka, amini se odlikuju kemijskim svojstvima amonijaka.
1. Interakcija s vodom - stvaranje supstituiranih amonijevih hidroksida:
2. Interakcija s kiselinama – stvaranje soli
CH3NH2 + HC1 \u003d C1 
+ + Sl -
metilamonijev klorid
3. Izgaranje amina.
4. Primarni i sekundarni amini reagiraju sa dušična 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.
Dobivanje amina.
1. Interakcija alkohola s amonijakom pri zagrijavanju u prisutnosti Al 2 O 3 kao katalizatora:
R-OH + NH3 → R - NH2 + H2O.
2. Interakcija alkil halida (haloalkana) s amonijakom, na primjer:
CH 3 Br + 2NH 3 → CH 3 NH 2 + NH 4 Br
S viškom alkil halida i amonijaka:
CH 3 NH 2 + CH 3 Br + NH 3 → (CH 3) 2 NH + NH 4 Br
dimetilamin
Aminokiseline
Aminokiseline mogu se smatrati derivatima ugljikovodika koji sadrže amino skupine (–NH 2) i karboksilne skupine (–COOH).
Opća formula: (NH 2) m R (COOH) n,
Nomenklatura.
2-aminobutanska kiselina
(α-aminobutanska kiselina)
Ostaci oko 20 različitih α-aminokiselina dio su proteina.
Kemijska svojstva. Aminokiseline su polifunkcionalni spojevi. Oni stupaju u reakcije karakteristične za amine i karboksilne kiseline (vidi kemijska svojstva karboksilnih kiselina i amina).
ja . amfoterna svojstva.
1. Svojstva kiselina (uključena je karboksilna skupina):
glicin natrij glicinat (sol)
2. Glavna svojstva (amino skupina je uključena):
glicin hidroklorid (sol)
II. Stvaranje unutarnjih soli.
Monoamino monokarboksilne kiseline (neutralne kiseline):
unutarnja sol
(bipolarni ion, ili zwitterion)
Vodene otopine monoaminomonokarboksilnih kiselina su neutralne (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 iona OH -.
III. Međusobnim djelovanjem aminokiselina nastaju peptidi.
Dvije aminokiseline tvore dipeptid, tri - tripeptid, n - polipeptid:
peptidna veza (amidna veza)
glicin alanin glicilalanin
Kod imenovanja dipeptida prvo navedite aminokiselinu u kojoj skupina -COOH sudjeluje u stvaranju dipeptida. U trivijalnom nazivu ove kiseline posljednje slovo "n" zamijenjeno je slovom "l". Zatim se bez izmjena dodaje trivijalni naziv aminokiseline u kojoj u stvaranju dipeptida sudjeluje skupina –NH 2 .
Opća formula peptida:
Načini korištenja aminokiselina:
1) aminokiseline su široko rasprostranjene u prirodi;
2) molekule aminokiselina su građevni blokovi od kojih su izgrađeni svi biljni i životinjski proteini; aminokiseline potrebne za izgradnju tjelesnih bjelančevina, ljudi i životinje dobivaju u sastavu bjelančevina iz hrane;
3) aminokiseline se propisuju kod teške iscrpljenosti, nakon teških operacija;
4) koriste se za hranjenje pacijenata, zaobilazeći gastrointestinalni trakt;
5) aminokiseline su neophodne kao lijek za određene bolesti (npr. glutaminska kiselina se koristi za živčane bolesti, histidin za čir na želucu);
6) neke aminokiseline se koriste u poljoprivreda za hranjenje životinja, što pozitivno utječe na njihov rast;
7) od tehničkog su značaja: aminokapronska i aminoenantna kiselina tvore sintetička vlakna - najlon i enant.
22. Heterociklički spojevi Organski spojevi koji sadrže dušik ....
Heterociklički spojevi su organski spojevi koji u svojim molekulama sadrže prstenove (cikle) u čijem nastanku, osim atoma ugljika, sudjeluju i atomi drugih elemenata. Atomi ostalih elemenata koji čine heterocikl nazivaju se heteroatomi. Najčešći heterocikli su heteroatomi dušika, kisika i sumpora, iako mogu postojati heterociklički spojevi s velikim brojem elemenata koji imaju valenciju od najmanje dvije. Heterociklički spojevi mogu imati 3, 4, 5, 6 ili više atoma u ciklus. Međutim najveća vrijednost imaju petero- i šesteročlane heterocikle. Ovi ciklusi, kao iu nizu karbocikličkih spojeva, nastaju najlakše i odlikuju se najvećom snagom. Heterocikl može sadržavati jedan, dva ili više heteroatoma.
U mnogim heterocikličkim spojevima elektronička struktura veze u prstenu su iste kao u aromatskim spojevima. Stoga se tipični heterociklički spojevi konvencionalno označavaju ne samo formulama koje sadrže izmjenične dvostruke i jednostruke veze, već i formulama u kojima je konjugacija p-elektrona označena krugom upisanim u formulu.
Značajke heterocikličkih spojeva koji sadrže dušik:
1) među spojevima koji sadrže dušik posebno je mnogo tvari cikličke strukture;
2) od najvećeg su interesa oni u kojima su atomi dušika dio ciklusa zajedno s atomima ugljika, kao što su atomi kisika u cikličkim molekulama glukoze, riboze, deoksiriboze;
3) spojevi koji sadrže cikluse, koji uz atome ugljika uključuju i atome drugih elemenata, nazivaju se heterociklički (grčki "heteros" - drugi);
4) mogućnost postojanja raznih heterocikla još je jedan razlog neiscrpne raznolikosti organskih tvari.
Piridin kao vrsta heterocikličkog spoja koji sadrži dušik. Njegove karakteristike:
1) to je šesteročlani heterociklički spoj s jednim heteroatomom dušika u ciklusu:
2) bezbojna je tekućina neugodna mirisa, vrlo topiva u vodi;
3) piridin i njegovi homolozi sadržani su u katranu ugljena, koji je izvor njihove proizvodnje;
4) na temelju strukturne formule može se dvojako suditi o svojstvima piridina;
5) prisutnost dvostrukih veza u molekuli ukazuje na njegovu visoku reaktivnost, a sličnost u strukturi s benzenom sugerira da tvar ima visok kemijski kapacitet;
6) piridin također ima mnogo zajedničkog s benzenom u strukturi i svojstvima.
U molekuli benzena svaki atom ugljika, budući da je u stanju sp 2 hibridizacije, troši tri elektrona na stvaranje δ-veza i jedan elektron na stvaranje π-oblaka zajedničkog molekuli (s bočnim preklapanjem oblaka šest p-elektrona). U molekuli piridina jedna CH skupina zamijenjena je atomom dušika, te on “dobavlja” dva elektrona za uspostavljanje δ-veza s dva susjedna atoma ugljika i jedan elektron u sustav π-oblaka, dok, kao i u molekuli benzena, nastaje stabilan sekstet elektrona . Atom dušika ima još nekoliko slobodnih elektrona;
7) piridin, poput benzena, otporan je na oksidirajuća sredstva: ne obezbojava otopinu kalijevog permanganata čak ni kada se zagrijava;
8) piridin se nitrira, reakcija se odvija pod težim uvjetima nego kod benzena, nastaje nitropiridin.
Heterociklički spoj piridin je aromatska dušična baza.
Načini korištenja piridina: 1) aromatska i osnovna svojstva piridina koriste se u sintezi raznih vrsta lijekova, boja, herbicida; 2) piridin se također koristi kao otapalo za denaturaciju etanola.
Lekcija će vam pomoći da steknete ideju o temi "Kemijska svojstva ograničavajućih monobazičnih karboksilnih kiselina" ( školski program u kemiji 10. razred). Tijekom lekcije naučit ćete o kemijskim svojstvima zasićenih karboksilnih kiselina, koja su posljedica prisutnosti karboksilne skupine u njihovoj molekuli.
Tema:karbonilnih spojeva. karboksilne kiseline
Lekcija:Kemijska svojstva zasićenih jednobazičnih karboksilnih kiselina
Iz naziva ovih spojeva može se pretpostaviti da ih karakteriziraju svojstva kiselina.
Svojstva kiselina
Svojstva kiselina- sposobnost odvajanja iona vodika.
⇆+H+
Koja su svojstva kiselina karboksilne kiseline?
1. Prisutnost slobodnog vodikovog iona u kiselim otopinama uzrokuje njihov kiseli okus i interakciju s indikatorima.
2. Kiseline stupaju u interakciju s aktivnim metalima, oslobađajući vodik:
2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2.
magnezijev etanat
(magnezijev acetat)
3. Reakcije s bazama:
CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O.
4. Reakcije s bazičnim oksidima:
2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O.
5. Reakcije s više soli slabe kiseline:
elektrolit- tvar koja u otopini ili talini disocira na ione.
Jak elektrolit- elektrolit koji potpuno disocira na ione.
Slab elektrolit- elektrolit koji djelomično disocira na ione.
Karboksilne kiseline → slabi elektroliti:
CH 3 COOH CH 3 COO - + H +
Što određuje jakost karboksilne kiseline?
1. Iz zgrade
Što je veći pozitivni naboj na atomu vodika u molekuli kiseline, to će elektrolit biti jači. Prisutnost ugljikovodičnih radikala koji doniraju elektron u blizini karboksilne skupine smanjuje sposobnost kiseline da disocijaciji.
2. Od prisutnosti drugih skupina u molekuli
Uvođenje supstituenata koji privlače elektrone povećava pozitivni naboj na atomu vodika i snagu kiseline.
Nukleofilna supstitucija (reakcija esterifikacije)
Karboksilne kiseline reagiraju s alkoholima u prisutnosti katalizatora - sumporne kiseline, tvoreći esteri.
Dekarboksilacija- uklanjanje karboksilne skupine.
1. Kada se zagrijavaju s krutim alkalijama, soli karboksilnih kiselina daju alkan s brojem atoma ugljika jedan manjim, a karboksilna skupina se uklanja u obliku karbonata:
RCOONa tv + NaOH tv RH + Na 2 CO 3 .
2. Čvrste soli karboksilnih kiselina sa zemnoalkalijski metali kada se zagrijavaju, daju keton i karbonat:
(CH 3 COO) 2 Ca CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3.
3. Kada se kalcinira, benzojeva kiselina se raspada na benzen i ugljikov dioksid:
Ph-COOH PhH + CO 2 .
4. Tijekom 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 (s nepodijeljenim katodnim i anodnim prostorom), natrijev hidroksid stupa u interakciju s ugljični dioksid, a jedan od proizvoda je bikarbonat:
2RCOONa + H 2 O →R-R + 2NaHCO 3.
Sažimanje lekcije
Uz pomoć ove lekcije mogli ste samostalno proučavati temu "Kemijska svojstva graničnih monobazičnih karboksilnih kiselina" (školski program u kemiji 10. razred). Tijekom lekcije naučili ste kemijska svojstva zasićenih karboksilnih (organskih) kiselina, koja su posljedica prisutnosti karboksilne skupine u njihovoj molekuli.
Bibliografija
1. Rudzitis G.E. Kemija. Osnove opća kemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovna razina / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.
2. Kemija. 10. razred. Razina profila: studije. za opće obrazovanje ustanove / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2008. - 463 str.
3. Kemija. 11. razred. Razina profila: udžbenik. za opće obrazovanje ustanove / 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 kemije za one koji upisuju sveučilišta. - 4. izd. - M.: RIA "Novi val": Izdavač Umerenkov, 2012. - 278 str.
Domaća zadaća
1. Brojevi 2, 4 (str. 113) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Kemija: Organska kemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovna razina / 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. Navedi ih.
3. Koja od kiselina, monokloroctena ili octena, treba biti jača? Zašto?
