3/2/2013
1
Chemia organiczna dla inżynierii
i ochrony środowiska
Dr inż. Mirosław Wyszomirski
p. 207
Tel. 338279116,
Konsultacje piątek 10.00-13.00
UWAGA!
•Ta prezentacja zawiera pomoce wizualne do
wykładu,
•Nie są to notatki z wykładu,
•Nie jest to wykład.
Nieobecność na wykładach może
negatywnie wpłynąć na końcową ocenę.
Podręczniki:
1. M. Hornby, J. Peach. Podstawy chemii organicznej. 1996.
2. G. Patrick. Chemia organiczna. Krótkie wykłady. 2002.
3. H. Hart, L. Craine, D. Hart. Chemia organiczna: krótki
kurs. 2006.
Dla ambitnych:
1. K. Raymond. General, Organic and Biological Chemistry.
2006.
2. C. Sawyer, P. McCarty, G. Parkin. Chemistry for the
Environmental Engineering and Science. 2003.
Zaliczenie przedmiotu:
• wykład – egzamin pisemny, 40 % oceny,
• ćwiczenia tablicowe (seminaria), 40 %,
dwa kolokwia.
• ćwiczenia laboratoryjne, 20%, dwa
kolokwia.
nikotyna
Witamina C
karmin
morfina
glukoza
Chemicy zainteresowani :
• syntezą związków organicznych, tylko produktem reakcji,
• ich strukturą.
Inżynierowie środowiska:
• jak związki organiczne reagują w środowisku (wodzie,
powietrzu, glebie, oczyszczalniach ścieków itp.), szczególnie,
gdy są źródłem energii dla organizmów żywych,
• jak mogą być rozłożone w środowisku, aby go nie zatruwały,
• jakie są produkty odpadowe w reakcjach otrzymywania
związków chemicznych, jak je utylizować.
3/2/2013
2
To się zmienia:
„
Green chemistry
” – zmiany w
sposobach otrzymywania
związków chemicznych tak, aby:
• szkodziły jak najmniej
środowisku,
• technologie ich produkcji
stwarzały niewielkie zagrożenie
dla środowiska.
Z nieorganicznego do organicznego, Wöhler, 1828
Teraz: chemia związków węgla.
http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
,
ok. 31 mln związków , większość
otrzymana syntetycznie.
Koniec XVII wieku:
•Związki z żywych organizmów – organiczne,
•Związki z materii nieożywionej– nieorganiczne,
•Związki organiczne posiadają ‘vis vitalis’.
Upadła koncepcja ‘vis vitalis’
heat
NH
4
+
OCN
-
H
2
N
C
NH
2
O
urea
ciepło
mocznik
izocyjanian amonu
Właściwości związków organicznych
•
są zwykle palne,
• mają niższe temperatury topnienia i wrzenia,
• są zwykle słabo rozpuszczalne w wodzie (hydrofobowe),
• zjawisko występowania kilku związków o jednym wzorze
sumarycznym – izomeria,
• reakcje związków organicznych to reakcje cząsteczkowe a
nie jonowe, przez co są powolne,
• ich ciężar cząsteczkowy może być bardzo duży, często
powyżej 1000 j.m.a. (Da),
• większość związków organicznych może służyć jako
pożywienie dla organizmów żywych.
Trzy źródła związków organicznych
1. przyroda: włókna, oleje roślinne, zwierzęce, tłuszcze,
alkaloidy, celuloza, skrobia, cukry, itd.
2. synteza.
3. fermentacja: alkohole, aceton, gliceryna, antybiotyki,
kwasy, wskutek działania mikroorganizmów na
materię organiczną.
Powstające odpady stanowią główną część zanieczyszczeń,
z którymi muszą się zmagać inżynierowie środowiska.
Klasyfikacja związków organicznych
według szkieletu węglowego
cykliczne
związki organiczne
karbocykliczne
alifatyczne
nasycone
nienasycone
nasycone
nienasycone
heterocykliczne
nasycone
nienasycone
aromatyczne
heteroaromatyczne
niearomatyczne
nieheteroaromatyczne
Podział praktyczny związków
organicznych
Podział praktyczny, ze względu na właściwości fizyczne,
na pochodzenia lub zastosowanie, np.
1. Lotne związki organiczne (VOC, Volatile Organic
Compounds),
2. Związki hydrofobowe,
3. Surfaktanty,
4. Rozpuszczalniki,
5. Plastyfikatory,
6. Pestycydy,
itd.
Jednak związki w danej grupie mogą się znacznie różnić pod
względem budowy chemicznej. Dlatego inny podział.
3/2/2013
3
Podział chemiczny związków
organicznych (według grup funkcyjnych)
1. Węglowodory alifatyczne i aromatyczne
2. Chlorowcopochodne
3. Alkohole i fenole
4. Aldehydy i ketony.
5. Kwasy karboksylowe i ich pochodne
6. Aminy
7. Zwiazki nitrowe
8. Aminokwasy
9. Cukry (sacharydy)
10.Białka
11.Kwasy nukleinowe
Grupy funkcyjne
• Są charakterystyczną cechą związków
organicznych, przez co zachowują sie one
w przewidywalny sposób.
• Składają się z atomu lub grupy atomów.
• Zastępują wodór w odpowiednim
alkanie.
• Według nich klasyfikuje się związki
organiczne.
Grupy funkcyjne
K
l a s a
A
l k e n
C
C
C
H
3
H
3
C
C
H
2
L
i
m
o
n
e
n
Grupa
funkcyjna
Przykład
H
C
H
C
H
H
eten, etylen
Grupy funkcyjne
K
l a s a
A
l k i n
C
C
N
o
r
e
t
h
i
n
d
r
o
n
O
C
O
H
C
C
H
3
H
Grupa
funkcyjna
Przykład
C
C
H
H
etyn, acetylen
Grupy funkcyjne
K
l a s a
X
=
F
,
C
l
,
B
r
,
I
R
X
C
l
C
l
C
l
C
l
C
l
C
l
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6
-
h
e
ks
a
c
h
l
o
r
o
c
y
k
l
o
h
e
k
s
an
L
i
n
d
a
n
Halogenek
alkilowy
Grupa
funkcyjna
Przykład
Grupy funkcyjne
K
l a s a
A
l k o h o l
R
O
H
C
H
3
H
3
C
C
H
3
O
H
2
-
iz o
p
r
o
p
y
l
-
5
-
m
e
t
y
l
o c
y
k
l
o
h
e
k
s
a
n
ol
m
e
n
t
o
l
Grupa
funkcyjna
Przykład
grupa hydroksylowa
OH
CH
3
metanol
3/2/2013
4
Grupy funkcyjne
3
O
H
3
C
C
H
3
(
C H
2
)
4
C
H
H
O
H
3
C
D
9
-
T
e
t
r
a
h
y
d
r
o
k
a
n
n
a
b
i
n
o
l
T
H
C
E
t er
R
O
R
'
Grupa
funkcyjna
Przykład
Klasa
Twoja ulubiona
chemia?
CH
3
O
CH
3
eter dimetylowy
Grupy funkcyjne
K
l a s a
A
l d e h y d
O
C
R
H
Grupa
funkcyjna
Przykład
C
C
C
O
H
H
H
Aldehyd cynamonowy
CH
3
CHO
aldehyd octowy
acetaldehyd
Grupy funkcyjne
K
e t o n
J
a
s
m
o
n
C
H
3
C
H
3
O
O
C
R
R
'
Klasa
Grupa
funkcyjna
Przykład
grupa ketonowa
(karbonylowa)
CH
3
C
CH
3
O
propanon
aceton
Grupy funkcyjne
O
C
R
O
H
C
3
H
I
b
u
p
r
o
f
e
n (ibuprom)
C
H
3
C
H
C
H
3
O
O
Klasa
Grupa
funkcyjna
Przykład
Kwas
karboksylowy
O
C
CH
3
O
H
kwas etanowy
kwas octowy
Grupy funkcyjne
E
s t e r
O
C
R
O
R
'
Klasa
Grupa
funkcyjna
Golteria pełzająca
Przykład
C
O
O
C
H
3
O
H
Salicylan metylu
CH
3
C
O
OCH
3
octan metylu
Grupy funkcyjne
A
m i n a
N
(H)R
(H)R’
(H)R”
Klasa
Grupa
funkcyjna
Przykład
M
e
s
ka
l
i
n
a
N
H
2
O
C H
3
H
3
C
O
H
3
C
O
Peyotl
CH
3
NH
2
metyloamina
3/2/2013
5
Grupy funkcyjne
A
m i d
O
C
R
N
R
'
R
"
3
Klasa
Grupa
funkcyjna
Przykład
N
N
C
N
C
H
2
C
H
3
C
H
2
C
H
C
H
3
H
O
LSD
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
talsolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Amid
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Ester
3/2/2013
6
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Keton
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Eter
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Alkohol
3/2/2013
7
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Alken
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Grupy funkcyjne
• Paclitaxel (TAXOL, wyizolowany z drzewa Taxus brevifolia), używany
jest klinicznie w leczeniu raka jajników . Zidentyfikuj grupy funcyjne w
taksolu.
O
O
HO
O
CH
3
OH
CH
3
O
O
CH
3
H
3
C
C
H
5
C
6
O
C
CH
3
O
C
N
C
H
5
C
6
O
O
C
6
H
5
OH
H
O
C
O
H
3
C
Ester
Rozpuszczalność
• Podobne rozpuszcza się w podobnym.
• Polarne substancje rozpuszczają się w
polarnych rozpuszczalnikach (np. sole w
wodzie).
• Niepolarne substancje rozpuszczają się w
niepolarnych rozpuszczalnikach (np.
naftalen w benzynie .
Rozpuszczalność
Związek jonowy w wodzie
jonowa sieć krystaliczna
uwodnione
jony
3/2/2013
8
Rozpuszczalność
Związek jonowy w rozpuszczalniku niepolarnym
mocne siły
jonowe
nie rozpuszcza się
Rozpuszczalność
Związek niepolarny w rozpuszczalniku niepolarnym
substancja niepolarna
(słabe wiązania międzycząsteczkowe)
rozpuszcza się
Rozpuszczalność
Związek niepolarny w rozpuszczalniku polarnym
substancja niepolarna
nie rozpuszcza się
C-C N-N O-O
Energia wiązania
(kJ mol
-1
)
348 163 157
•Wiązania węgiel-węgiel: wyjątkowo silne wiązania atomowe,
•Węgiel może tworzyć rozgałęzione łańcuchy oraz pierścienie,
•Tworzy cząsteczki zbudowane z wiązań C-C.
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C C
C
C
Cząsteczki liniowe
Cząsteczki rozgałęzione Cząsteczki pierścieniowe
Inne pierwiastki: H, O, N, P, S, chlorowce, metale.
Atom węgla
Izomeria
• Izomery – różne związki, które mają ten
sam wzór sumaryczny.
• Constitutional Isomers – differ because
their atoms are connected in a different
order.
Izomeria
• Izomery – różne związki, które mają ten sam
wzór sumaryczny.
• Izomery konstytucyjne – różnią się, ponieważ
ich atomy są połączone w różnej kolejności.
3/2/2013
9
Izomeria
• Izomery – różne związki, które mają ten sam
wzór sumaryczny.
• Izomery konstytucyjne – różnią się, ponieważ
ich atomy są połączone w różnej kolejności.
CH
3
CH
2
-O-CH
2
CH
3
vs. CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
Izomeria
• Izomery konformacyjne – różnią się wskutek
rotacji wokół wiązań pojedyńczych (mogą
przechodzić wzajemnie w siebie).
CH
3
Br
Br
CH
3
Izomeria
• Izomery konfiguracyjne – różnią się ułożeniem
atomów w przestrzeni (nie mogą przechodzić
wzajemnie w siebie).
C
C
H
H
3
C
C H
3
H
C
C
H
H
3
C
H
C H
3
c
i
s
-
2
-
b
u
t
e
n
t
r
a
n
s
-
2
-
b
u
t
e
n
Enancjomeria
• Inny rodzaj izomerii konfiguracyjnej.
• Chiral – Non-superimposable on its mirror
image.
• Achiral – Superimposable on its mirror image.
• If a molecule (or object) has a mirror plane or
an inversion center it cannot be chiral.
Stereoizomeria
• Inny rodzaj izomerii konfiguracyjnej.
CHIRALNOŚĆ
• Chiralny – nienakładalny na swoje lustrzane
odbicie.
• Achiral – Superimposable on its mirror image.
• If a molecule (or object) has a mirror plane or
an inversion center it cannot be chiral.
Stereoizomeria
• Inny rodzaj izomerii konfiguracyjnej.
• Chiralny – nienakładalny na swoje lustrzane
odbicie.
• Achiralny – nakładalny na swoje lustrzane
odbicie.
If a molecule (or object) has a mirror
plane or an inversion center it cannot be
chiral.
3/2/2013
10
Stereoizomeria
• Inny rodzaj izomerii konfiguracyjnej.
• Chiralny – nienakładalny na swoje lustrzane
odbicie.
• Achiralny – nakładalny na swoje lustrzane
odbicie.
• Jeśli cząsteczka (lub obiekt) ma płaszczyznę
lub centrum symetrii, nie może być chiralna.
Chiralny lub achiralny?
• Młotek
Chiralny lub achiralny?
• Młotek
achiralny
Chiralny lub achiralny?
• Kieliszek
Chiralny lub achiralny?
• Kieliszek
achiral
achiralny
Chiralny lub achiralny?
• Nożyce
3/2/2013
11
Chiralny lub achiralny?
• Nożyce
chiralne
Chiralny lub achiralny?
• Kufel piwa
Chiralny lub achiralny?
• Kufel piwa
achiralny
Chiralny lub achiralny?
• But turystyczny
Chiralny lub achiralny?
• But turystyczny
chiralny
Chiralny lub achiralny?
• Rękawica do baseballa
3/2/2013
12
Chiralny lub achiralny?
• Rękawica do baseballa
chiralna
Chiralny lub achiralny?
• Śruba okrętowa
Chiralny lub achiralny?
• Śruba okrętowa
chiralna
Chiralny lub achiralny?
• Fotel
Chiralny lub achiralny?
• Fotel
achiralny
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanol
3/2/2013
13
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanol
lustrzane odbicie
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanol
chiralny
lustrzane odbicie
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanol
chiralny
Centrum asymetrii
Atom węgla z czterema
różnymi podstawnikami
lustrzane odbicie
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanon
Chiralny lub achiralny?
• 2-butanon
achiralny
Chiralny lub achiralny?
• 2-bromopropan
3/2/2013
14
Chiralny lub achiralny?
• 2-bromopropan
achiralny
Enancjomeria
• Związek chiralny i jego lustrzane odbicie są
enancjomerami
.
• 2-butanol:
Enancjomeria
• Związek chiralny i jego lustrzane odbicie są
enancjomerami
.
• 2-butanol:
enancjomery
Enancjomeria
• Asparaginian (kwas asparaginowy):
C
C
O
HO
CH
2
H
NH
2
C
O
NH
2
C
C
O
OH
CH
2
H
H
2
N
C
O
H
2
N
Stereoizomeria
• Asparaginian :
płaszczyzna
lustra
C
C
O
HO
CH
2
H
NH
2
C
O
NH
2
C
C
O
OH
CH
2
H
H
2
N
C
O
H
2
N
L
-asparaginian
(ze
szparagów)
gorzki smak
Stereoizomeria
• Asparaginian:
C
C
O
HO
CH
2
H
NH
2
C
O
NH
2
C
C
O
OH
CH
2
H
H
2
N
C
O
H
2
N
D
-asparaginian
(z wyki)
słodki smak
L
-asparaginian
(ze
szparagów)
gorzki smak
płaszczyzna
lustra
3/2/2013
15
enancjomery
Stereoizomeria
Asparaginian:
C
C
O
HO
CH
2
H
NH
2
C
O
NH
2
C
C
O
OH
CH
2
H
H
2
N
C
O
H
2
N
D
-asparaginian
(z wyki)
słodki smak
L
-asparaginian
(ze
szparagów)
gorzki smak
płaszczyzna
lustra
Konfiguracja absolutna
• R and S
– Patrz wzdłuż wiązania od węgla chiralnego do
najmniejszej grupy:
=
H
C
CH
3
OH
CH
2
CH
3
C
CH
3
HO
CH
2
CH
3
1
2
3
Konfiguracja absolutna
• R and S
– Patrz wzdłuż wiązania od węgla chiralnego do
najmniejszej grupy:
=
H
C
CH
3
OH
CH
2
CH
3
C
CH
3
HO
CH
2
CH
3
1
2
3
Konfiguracja absolutna
• R and S
– Uszereguj pozostałe grupy według pierwszeństwa
w oparciu o liczbę atomową.
– Zgodnie z ruchem wskazówek zegara (od
najwyższego do najniższego pierwszeństwa)
R
– Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
S
=
H
C
CH
3
OH
CH
2
CH
3
C
CH
3
HO
CH
2
CH
3
1
2
3
Konfiguracja absolutna
=
H
C
CH
3
OH
CH
2
CH
3
C
CH
3
HO
CH
2
CH
3
1
2
3
(R)-2-butanol
• R and S
– Uszereguj pozostałe grupy według pierwszeństwa
w oparciu o liczbę atomową.
– Zgodnie z ruchem wskazówek zegara (od
najwyższego do najniższego pierwszeństwa)
R
– Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
S
Konfiguracja absolutna
• Uszereguj według pierwszeństwa:
– Liczba atomowa atomu bezpośrednio połączonego.
– Jeśli taki sam atom jest połączony, idz do
następnego atomu, itd.
– Grupy zawierające wiązania wielokrotne są
traktowane jak gdyby przyłączono więcej atomów:
C O
=
C
O
O
C
C N
C
N
N
N
C
C
=
3/2/2013
16
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną
następujących związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
3/2/2013
17
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Konfiguracja absolutna
• Określ konfigurację absolutną następujących
związków:
C
H
3
C
Br
Cl
H
C
F
D
CH
3
H
C
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
H
C
C
CH
3
CH
2
C
H
O
H
N
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
S
R
S
R
Aktywność optyczna
• Nie można odróżnić enancjomerów na podstawie ich
właściwości fizycznych takich jak temperatura
wrzenia, temperatura topnienia lub gęstość.
• However—when plane-polarized light is passed
through a solution of one of the enantiomers, the
plane of polarization is rotated:
Aktywność optyczna
• Nie można odróżnić enancjomerów na podstawie
ich właściwości fizycznych takich jak temperatura
wrzenia, temperatura topnienia lub gęstość.
• Jednak kiedy przepuszcza się przez roztwór jednego z
enancjomerów światło spolaryzowane w jednej
płaszczyźnie, płaszczyzna polaryzacji obraca się:
Aktywność optyczna
• Nie można odróżnić enancjomerów na podstawie
ich właściwości fizycznych takich jak temperatura
wrzenia, temperatura topnienia lub gęstość.
• Jednak kiedy przepuszcza się przez roztwór jednego z
enancjomerów światło spolaryzowane w jednej
płaszczyźnie, płaszczyzna polaryzacji obraca się:
3/2/2013
18
Aktywność optyczna
• Drugi enancjomer skręca płaszczyznę światła
spolaryzowanego o tę samą wartość lecz w
przeciwnym kierunku.
• Optical Activity – Rotates the plane of polarized
light.
• A polarimeter is used to make such
measurements:
Aktywność optyczna
• Drugi enancjomer skręca płaszczyznę światła
spolaryzowanego o tę samą wartość lecz w
przeciwnym kierunku.
• Aktywność optyczna – skręca płaszczyznę światła
spolaryzowanego.
• A polarimeter is used to make such
measurements:
Aktywność optyczna
• Drugi enancjomer skręca płaszczyznę światła
spolaryzowanego o tę samą wartość lecz w
przeciwnym kierunku.
• Aktywność optyczna – skręca płaszczyznę światła
spolaryzowanego.
• Polarymetr jest używany do takich pomiarów:
N
O
O
N
O
O
H
Talidomid
R – leczniczy
S - mutagen
CH
3
Cl
O
C
H
CH
3
COOH
Mecoprop
R –aktywny
S - nieaktywny
Otis Historical Archives National Museum of Health and Medicine
C
O H
H
C H
2
O H
C O O H
C
C O O H
N H
2
H
C H
3
C
C O O H
C H ( C H
3
)
2
H
H
2
N
kwas D-glicerynowy D-alanina L-walina
C H O
C
O H
H
C H
2
O H
C H O
C
C H
2
O H
H
H O
aldehyd D-glicerynowy aldehyd L-glicerynowy
Konfiguracja względna
Ryboza
• Indicate the asymmetric carbons in ribose.
a sugar unit in ribonucleic acid
(RNA)
Note: deoxyribose (from DNA) is
missing the 2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
3/2/2013
19
Ryboza
• Indicate the asymmetric carbons in ribose.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA)
Note: deoxyribose (from DNA) is
missing the 2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
Ryboza
• Indicate the asymmetric carbons in ribose.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje
grupy 2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomy węgla w rybozie.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomywęgla w rybozie.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomy węgla w rybozie.
• Oznacz konfiguracje absolutne każdego asymetrycznego
atomu węgla.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomy węgla w rybozie.
• Oznacz konfiguracje absolutne każdego asymetrycznego
atomu węgla.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
R
R
R
R
3/2/2013
20
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomy węgla w rybozie.
• Oznacz konfiguracje absolutne każdego asymetrycznego
atomu węgla.
• Ile stereoizomerów jest teoretycznie możliwych dla
rybozy?
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
R
R
R
R
Ryboza
• Wskaż asymetryczne atomy węgla w rybozie..
• Oznacz konfiguracje absolutne każdego asymetrycznego
atomu węgla.
• Ile stereoizomerów jest teoretycznie możliwych dla
rybozy?
4 centra asymetryczne: 2
4
= 16.
jednostka cukrowa w kwasie
rybonukleinowym (RNA) Uwaga: w
dezoksyrybozie (z DNA) brakuje grupy
2-OH
O
OH
OH
HO
HOCH
2
H
H
H
R
R
R
R
Palitoksyna
• from the Hawaiian coral “Limu-make-o-Hana”,
Palythoa toxica.
• The most poisonous non-protein substance known.
• LD
50
(mice) = 50 ng/kg i.p.
• 64 asymmetric centers!
O
O
OH
OH
CH
3
HO
OH
OH
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
O
H
2
N
OH
OH
HO
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
CH
3
HO
HO
OH
OH
O
O
HO
O
OH
CH
3
OH
CH
3
O
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
H
OH
OH
CH
3
H
3
C
H
3
C
HO
N
O
N
H
H
Palitoksyna
• z hawajskiego jamochłona-koralowca z rodziny
Palythoa toxica.
• The most poisonous non-protein substance known.
• LD
50
(mice) = 50 ng/kg i.p.
• 64 asymmetric centers!
O
O
OH
OH
CH
3
HO
OH
OH
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
O
H
2
N
OH
OH
HO
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
CH
3
HO
HO
OH
OH
O
O
HO
O
OH
CH
3
OH
CH
3
O
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
H
OH
OH
CH
3
H
3
C
H
3
C
HO
N
O
N
H
H
Palitoksyna
• z hawajskiego jamochłona-koralowca z rodziny
Palythoa toxica.
• Najbardziej toksyczna substancja niebiałkowa
– LD
50
(myszy) = 50 ng/kg m.c.
• 64 asymmetric centers!
O
O
OH
OH
CH
3
HO
OH
OH
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
O
H
2
N
OH
OH
HO
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
CH
3
HO
HO
OH
OH
O
O
HO
O
OH
CH
3
OH
CH
3
O
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
H
OH
OH
CH
3
H
3
C
H
3
C
HO
N
O
N
H
H
Palitoksyna
• z hawajskiego jamochłona-koralowca z rodziny
Palythoa toxica.
• Najbardziej toksyczna substancja niebiałkowa
– LD
50
(myszy) = 50 ng/kg m.c.
• 64 centra asymetryczne!
O
O
OH
OH
CH
3
HO
OH
OH
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
O
H
2
N
OH
OH
HO
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
OH
CH
3
HO
HO
OH
OH
O
O
HO
O
OH
CH
3
OH
CH
3
O
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
H
OH
OH
CH
3
H
3
C
H
3
C
HO
N
O
N
H
H
3/2/2013
21
Alkany
• Węglowodory nasycone (alifatyczne)
– Hydrocarbons – Contain only C and H atoms.
– Saturated – Only single bonds.
– Aliphatic – “Fat” like.
– Can be acyclic (no rings) or cyclic (cycloalkanes).
Alkany
• Węglowodory nasycone (alifatyczne)
– Węglowodory – zawierają tylko atomy C and H .
– Saturated – Only single bonds.
– Aliphatic – “Fat” like.
– Can be acyclic (no rings) or cyclic (cycloalkanes).
Alkany
• Węglowodory nasycone (alifatyczne)
– Węglowodory – zawierają tylko atomy C i H.
– Nasycone – tylko pojedyncze wiązania.
– Aliphatic – “Fat” like.
– Can be acyclic (no rings) or cyclic (cycloalkanes).
Alkany
• Węglowodory nasycone (alifatyczne)
– Węglowodory – zawierają tylko atomy C i H
– Nasycone – tylko pojedyncze wiązania
– Alifatyczne – podobne do tłuszczów.
– Can be acyclic (no rings) or cyclic (cycloalkanes).
Alkany
• Węglowodory nasycone (alifatyczne)
– Węglowodory – zawierają tylko atomy C i H
– Nasycone – tylko pojedyncze wiązania
– Alifatyczne – podobne do tłuszczów.
– Mogą być acykliczne (bez pierścieni) lub
cykliczne (cykloalkany).
Alkany
• Metan, CH
4
• Ethane, CH
3
CH
3
H
C
H
H
H
• końcowy produkt procesów anerobowych
oczyszczania ścieków.
• gaz cieplarniany, 21 razy efektywniej niż CO
2
zatrzymuje ciepło w atmosferze.
3/2/2013
22
Alkany
• Metan, CH
4
• Etan, CH
3
CH
3
H
C
H
H
H
H
C
H
C
H
H
H
H
Alkany
• Propan, CH
3
CH
2
CH
3
• Butane, CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
H
C
H
C
H
H
C
H
H
H
H
Alkany
• Propan, CH
3
CH
2
CH
3
• Butan, CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
H
C
H
C
H
H
C
H
H
H
H
H
C
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
H
H
Alkany
• Pentan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
• Heksan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
• Heptan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
• Oktan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
• Nonan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
• Dekan,
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
Alkany
• Nazwy i wzory grup alkilowych:
Wzór
Nazwa
Wzór
Nazwa
CH
3
-
metylo
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
-
butylo
CH
3
CH
2
-
etylo
(CH
3
)
2
CHCH
2
-
izobutylo
CH
3
CH
2
CH
2
-
propylo
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)-
sec-butylo
(CH
3
)
2
CH-
izopropylo
(CH
3
)
3
C-
tert-butylo
Alkany
• Nazwy i wzory grup alkilowych:
Wzór
Nazwa
Wzór
Nazwa
CH
3
-
metylo
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
-
butylo
CH
3
CH
2
-
etylo
(CH
3
)
2
CHCH
2
-
izobutylo
CH
3
CH
2
CH
2
-
propylo
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)-
sec-butylo
(CH
3
)
2
CH-
izopropylo
(CH
3
)
3
C-
tert-butylo
Pierwszorzędowy
(1
o
) atom węgla
3/2/2013
23
Alkany
• Nazwy i wzory grup alkilowych
Wzór
Nazwa
Wzór
Nazwa
CH
3
-
metylo
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
-
butylo
CH
3
CH
2
-
etylo
(CH
3
)
2
CHCH
2
-
izobutylo
CH
3
CH
2
CH
2
-
propylo
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)-
sec-butylo
(CH
3
)
2
CH-
izopropylo
(CH
3
)
3
C-
tert-butylo
Drugorzędowy (2
o
) atom węgla
Alkany
• Nazwy i wzory grup alkilowych
Wzór
Nazwa
Wzór
Nazwa
CH
3
-
metylo
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
-
butylo
CH
3
CH
2
-
etylo
(CH
3
)
2
CHCH
2
-
izobutylo
CH
3
CH
2
CH
2
-
propylo
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)-
sec-butylo
(CH
3
)
2
CH-
izopropylo
(CH
3
)
3
C-
tert-butylo
Trzeciorzędowy (3
o
)
atom węgla
Reguły IUPAC nazewnictwa alkanów
• Wybierz najdłuższy łańcuch atomów węgla jako
związek macierzysty.
• Number the carbon atoms in the parent carbon
chain starting from the end closest to the first
carbon atom that has an alkyl or other group.
• Name the alkyl group and designate the position
on the parent carbon chain by a number.
• When the same alkyl group branch chain occurs
more than once, indicate this repetition by a
prefix (di-, tri-, tetra-, and so forth).
• When several different alkyl groups are attached
to the parent compound, list them in alphabetical
order.
Właściwości fizyczne alkanów
• Bezbarwne, bez zapachu, nierozpuszczalne w wodzie,
rozpuszczalne w wielu rozpuszczalnikach organicznych,
• C1-C5 – gazy, C6-C17 – ciecze, powyżej – ciała stałe,
• Ze wzrostem masy cząsteczkowej rosną temperatury
topnienia i wrzenia, maleje rozpuszczalność w wodzie,
ogólna tendencja.
Źródła alkanów i innych węglowodorów
GAZ ZIEMNY
(C1–C4)
90–95%
5–10% etanu
małe ilości propanu, butanu,
i 2-metylopropanu.
ROPA NAFTOWA
Gęsta, lepka mieszanina setek
węglowodorów (głównie C5–C20).
Powstała z rozkładu roślin i zwierząt
morskich.
WĘGIEL
Mieszaniana węgla i stałych, wysokocząstecz-
kowych węglowodorów (>C20).
SMOŁA WĘGLOWA
Wiele związków aromatycznych i
heteroaromatycznych.
Alkany
Liczba oktanowa:
n-heptan
: 0
2,2,4-trimetylopentan: 100
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
7
CH
3
CCH
2
CHCH
3
CH
3
CH
3
CH
3
1
2 3
4
5
3/2/2013
24
Alkany – właściwości chemiczne
• Silne wiązania
s
C-H.
• Wiązania niespolaryzowane wskutek
równej elektroujemności H i C.
butan chloropropan
1-buten butanal
• Ani nukleofile ani elektrofile nie mają dobrego
miejsca do ataku.
• Stara nazwa parafiny z łacińskiego
“parum affinis” = małe powinowactwo.
• Bardzo stabilne, nieaktywne.
Alkany – właściwości chemiczne
Chlorowanie i bromowanie
Halogenowanie chlorem lub bromem przy użyciu
wysokiej temperatury lub promieniowania UV prowadzi
do reakcji:
C
H
4
+
C
l
2
h
n
C
H
3
C
l
H
C l
+
metan
chlorek metylu
C
H
3
C
H
3
+
B r
2
h
n
C
H
3
C
H
2
B
r
H
B r
+
D
etan
bromek etylu
Reakcje te nie zachodzą w wodzie, dlatego nie mają
większego znaczenia w inżynierii środowiska.
Utlenianie alkanów przy różnym
dostępie powietrza
CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ H
2
O
2CH
4
+ 3O
2
2CO + 4H
2
O
CH
4
+ O
2
C + 2H
2
O
CH
4
+ O
2
HCHO + H
2
O
Utlenianie biologiczne
• przez niektóre bakterie w środowisku aerobowym,
• kilka etapów,
• pierwszy etap bardzo wolny, utlenianie terminalnego
(omega utlenianie) atomu węgla do grupy hydroksylowej,
2CH
3
CH
2
CH
3
+ O
2
2CH
3
CH
2
OH
• poprzez dodatkowe etapy mikroorganizmy przetwarzają
węglowodory do dwutlenku węgla i wody, co jest
specjalnie interesujące w inżynierii środowiska.
bakterie
Alkeny
• Alkan: C
n
H
2n+2
• Alken: C
n
H
2n
– lub C
n
H
2n+2- 2P
– P = liczba wiązań podwójnych
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
3/2/2013
25
Alkeny
• Typowi przedstawiciele to
– Eten (etylen), hormon wzrostu u roślin
H
C
H
C
H
H
Nazewnictwo alkenów
• Znajdź najdłuższy łańcuch węglowy.
• Ponumeruj atomy węgla tak, aby wiązania
podwójne miały najniższe możliwe numery.
• Podstawniki są podane przed macierzystym
łańcuchem razem z liczbą opisującą ich położenie
w łańcuchu.
2-metylo-3-heksen
H
3
C
CH
3
CH
3
6
5
4
3
2
1
Nazewnictwo alkenów
5-metylo-3-hepten
CH
3
H
3
C
H
3
C
H
H
7
1
2
3
4
5
6
6
5
4
3
2
1
7
5-metylo-1,3-hepta
di
en
1,6,6-trimetylocykloheksa-1,4-
di
en
CH
3
CH
3
H
3
C
1
2
3
4
5
6
Alkeny-właściwości chemiczne
Aktywne chemicznie, wchodzą w wiele typów reakcji.
Utlenianie -
łatwo się utleniają w roztworze
wodnym do odpowiednich dioli.
Utlenianie bakteryjne –
bardziej podatne niż alkany.
C C
C
OH
C
OH
Węglowodory wielonienasycone
•
alkadieny,
np. 1,3-butadien, ważny surowiec do
produkcji polimerów,
CH
2
=CH-CH=CH
2
• polieny, np. likopen,
występujący w ściekach przemysłowych po produkcji
warzyw konserwowanych (duże zapotrzebowanie na
utleniacz).
CH
3
C
CH
3
CH(CH)
2
C
CH
3
CHCH
CHC
CHCH
CHC
CHCH
CHCH
CHC
CH
3
CH
3
CH
3
CHCH
CHC
CH
3
CHCH
CH(CH)
2
C
CH
3
CH
3
C
CH
3
Alkeny-właściwości chemiczne
Addycja (przyłączanie) –
kwasy chlorowcowodorowe,
halogeny, kwasy tlenowe, kwas chlorowy(I), woda,
mogą się przyłączać, np.
H
C
l
H
C
l
cyklopenten
chlorocyklopentan
3/2/2013
26
Alkeny-właściwości chemiczne
H
3
C
C
H
2
C
H
C
H
2
+
H
2
O
X
1
- b u t e n
Przy dodawaniu wody do alkenów
nie zachodzi reakcja.
H
3
C
C
H
2
C
H
C
H
2
+
H
2
O
H
C l ,
O
H
H
3
C
C
H
2
C
H
C
H
2
H
1
- b u t e n
2
- b u t a n o l
Kiedy niewielkie ilości kwasu są obecne,
ma miejsce
hydratacja
podwójnego wiązania.
ślady
Alkeny-właściwości chemiczne
CH
3
C
H
C
H
H
CH
3
C
H
OH
C
H
H
Cl
HClO
Reakcja z kwasem chlorowym(I) jest najważniejsza.
Ścieki przemysłowe z dużą zawartością związków
nienasyconych wykazują duże zapotrzebowanie
na chlor wskutek tej reakcji.
Alkeny-właściwości chemiczne
Polimeryzacja
Alkeny mogą być używane jako monomery do
syntezy polimerów.
n
styren
polistyren
Wiele innych podstawników może być
umieszczonych w części alkenowej.
H
2
C
C
H
2
3
H
2
C
C
H
C
H
p
r o p y l e n
H
2
C
C
H
C
l
F
2
C
C
F
2
2
H
2
C
C
H
C
N
a
k r y l o n i t r y
l
H
2
C
C
H
2
C
O O C H
3
H
2
C
C
H
O
O C C H
3
etylen
chlorek winylu
tetrafluoroetylen
akrylan metylu
octan winylu
Alkeny-właściwości chemiczne
Polimeryzacja
Alkeny-właściwości chemiczne
Polimeryzacja
Niektóre bardziej znane polimery użytkowe i ich skróty:
•poliakrylonitryl (PAN), anilana.
•poliamid (PA), nylon, stylon.
•poli(chlorek winylu), (PCW, PCV)
•poli(metakrylan metylu), (PMMA), pleksi, szkło organiczne
•polietylen (PE, LDPE, HDPE)
•polistyren (PS)
•polipropylen (PP)
•poli(tereftalan etylenu) (PET)
•poliwęglan (PC)
•politetrafluoroetylen (PTFE), teflon
•kopolimer akrylonitrylu, styrenu i 1,3-butadienu (ABS)
• Związki, w których atom wodoru został zastąpiony
przez grupę hydroksylową
OH
.
• Wyróżniamy trzy typy:
C
OH
R
R
R
• Trzeciorzędowe alkohole
CH
OH
R
R
• Drugorzędowe alkohole
CH
2
OH
R
• Pierwszorzędowe alkohole
Alkohole
3/2/2013
27
Alkohole
Nazewnictwo alkoholi
• Najdłuższy łańcuch węglowy zawierający grupę OH.
• OH ma preferencje wobec halogenów, ma zawsze
najniższy numer.
• Najniższe możliwe numery dla innych podstawników.
• Wszystkie podstawniki alfabetycznie.
Przykłady
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
OH
CH
2
CH
2
CH
3
C
C
1.
Znajdź najdłuższy łańcuch z OH
Przykłady
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
OH
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
C
C
1. Znajdź najdłuższy łańcuch z OH
Niebieski łańcuch jest najdłuższy, jednak
czerwony łańcuch zawiera OH.
Przykłady
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
OH
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
C
C
1. Znajdź najdłuższy łańcuch z OH
Niebieski łańcuch jest najdłuższy, jednak
czerwony łańcuch zawiera OH.
•
Nazwij
Przykłady
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
OH
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
1
2
3
C
C
1. Znajdź najdłuższy łańcuch z OH
Niebieski łańcuch jest najdłuższy, jednak
czerwony łańcuch zawiera OH.
• Nazwij
2-propylo-1-heksanol
Zwróć uwagę, że
numeracja
zaczyna się od
OH.
Więcej przykładów
H
O
H
3
C
B
r
C
H
3
1
2
3
4
5
3 - b r o m o - 2 - p e n t a n o l
O
H
1
2
3
4
5
6
2,3-dimetylo-cykloheksanol
O
H
H
3
C
C
H
3
6
5
4
3
2
1
3-etylo-5-metylo-cykloheksanol
O
H
H
3
C
4
3
2
1
4
- m e t y l o
-
c y k l o p e n t - 2 - e n - 1 - o l
4-metylo-cyklopent-2-enol
2,3-dimetylo-1-cykloheksanol
3-etylo-5-metylo-1-cykloheksanol
3/2/2013
28
Alkohole - właściwości fizyczne
Nieporównywalnie wysokie temperatury
wrzenia wskutek wiązań wodorowych
między cząsteczkami.
Niższe alkohole mieszają się z wodą, a
rozpuszczalność maleje ze wzrostem grupy
alkilowej.
+
–
–
+
Wiązania wodorowe w alkoholach
Rozpuszczalność w wodzie
Rozpuszczalność maleje ze
wzrostem grupy alkilowej.
Mieszalność z wodą alkoholi C1-C4 powoduje ich zastosowanie
jako korozpuszczalniki przy remediacji skażonej gleby.
Metanol
• “spirytus drzewny”, sucha destylacja drewna.
• przemysłowo otrzymywany z gazu syntezowego.
• stosowany w przemyśle jako rozpuszczalnik.
• można gasić wodą,
• wysoka liczba oktanowa, lecz mniej
energetyczny.
• niewidoczny płomień.
Etanol
• Fermentacja cukru i skrobi,
• 12-15% alkoholu, potem drożdże umierają,
• Potem destylacja ,
• Azeotrop: 95% etanolu, destylacja bez zmiany składu,
• Biopaliwo: E10 do E85,
• Etanol I generacji – ze skrobi, etanol II generacji z
celulozy – biorafinerie, etanol III generacji z glonów.
• Dawka toksyczna: 200 ml etanolu, 100 ml metanolu .
Alkohole – właściwości chemiczne
Reakcja estryfikacji
+ CH
3
OH
COH
O
H
+
+ H
2
O
COCH
3
O
Ważny fakt: tlen alkoholowy jest włączany
do estru.
3/2/2013
29
Alkohole – właściwości chemiczne
Utlenianie
Kiedy utleniany jest alkohol pierwszorzędowy,
tworzy się aldehyd.
[O]
alkohol pierwszorzędowy
aldehyd
OH
O
|
[O] ||
CH
3
—C—H
CH
3
—C—H + H
2
O
|
H
Etanol
Etanal (acetaldehyd)
Kiedy utleniany jest drugorzędowy alkohol
tworzy się keton.
[O]
alkohol drugorzędowy
keton
OH
O
│
[O] ║
CH
3
—C—CH
3
CH
3
—C—CH
3
+ H
2
O
│
H
2-Propanon(keton dimetylowy, aceton)
2-Propanol (alkohol izopropylowy)
Alkohole – właściwości chemiczne
Utlenianie
Trzeciorzędowe alkohole nie utleniają się łatwo.
[O]
Trzeciorzędowy alkohol
nie ma reakcji
OH
│ [O]
CH
3
─C─CH
3
│
CH
3
Nie ma atomu wodoru na atomie węgla C-OH.
2-metylo-2-propanol
Alkohole – właściwości chemiczne
Utlenianie
Alkohole – właściwości chemiczne
Utlenianie biologiczne
• katalizowane przez dehydrogenazę alkoholową (ADH).
• etanol utlenia się do acetaldehydu, następnie kwasu
octowego, który jest normalnym metabolitem.
• metanol utlenia się do formaldehydu, następnie kwasu
mrówkowego, który jest bardziej toksyczny niż metanol.
• mikroorganizmy łatwo utleniają alkohole 1. i 2.
rzędowe. Końcowymi produktami są CO
2
i woda, jako
produkty pośrednie powstają aldehydy i ketony.
Alkohole 3. rzędowe są bardzo oporne na degradację.
Aldehydy i ketony
Grupa karbonylowa,
• w aldehydzie jest połączona z co najmniej
jednym atomem H.
• w ketonie jest połączona z dwoma atomami
węgla.
F
o r m a l d e h y d
A
c e t a l d e h y d
A
c e t o n
H
H
H
Aldehydy i ketony
Nazewnictwo
Nazewnictwo aldehydów i ketonów według
IUPAC
• Wybierz jako związek macierzysty najdłuższy
łańcuch węglowy, który zawiera grupę
funkcyjną.
• Dla aldehydów dodaj przyrostek –al, dla
ketonów przyrostek –on.
• Atom węgla aldehydowy to atom numer 1.
3/2/2013
30
Aldehydy i ketony
Nazewnictwo
O
C
CH
2
H
CH
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
O
C
H
C
CH
CH
3
3-Methylbutanal
trans-3,7-dimethyl-2,6-octadienal
1
2
3
4
5
6
7
8
1
4
2
3
O
C
CH
2
H
CH
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
O
C
H
C
CH
CH
3
3-Methylbutanal
trans-3,7-dimethyl-2,6-octadienal
1
2
3
4
5
6
7
8
1
4
2
3
Aldehydy i ketony
Nazewnictwo
O
C
C
H
2
H
C
H
C
H
3
C
H
3
C
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
O
C
H
C
C
H
C
H
3
3
-
m
e
t
y
lo
b
u
t
a
n
a
l
t
r
a
n
s
-
3
,
7
-
d
i
m
e
t
h
y
l
-
2
,
6
-
o
c
t
a
d
i
e
n
a
l
1
2
3
4
5
6
7
8
1
4
2
3
Aldehydy i ketony
Nazewnictwo
O
C
C
H
2
H
C
H
C
H
3
C
H
3
C
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
O
C
H
C
C
H
C
H
3
t
r
a
n
s
-
3
,
7
-
d
i
m
e
t
y
lo
-
2
,
6
-
o
k
t
a
d
i
e
n
a
l
1
2
3
4
5
6
7
8
1
4
2
3
3
-
m
e
t
y
lo
b
u
t
a
n
a
l
Aldehydy i ketony
Nazewnictwo
Nazwij następujący związek
:
C
O
H
CH
3
O
HO
4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde
(vanillin)
Nazwij następujący związek
:
C
O
H
C
H
3
O
H
O
(
v
a
n
i
l
l
i
n
)
4-hydroksy-3-metoksybenzaldehyd
3/2/2013
31
Nazwij następujący związek
:
C
O
H
C
H
3
O
H
O
4-hydroksy-3-metoksybenzaldehyd
wanilina
Nazewnictwo ketonów
O
C
CH
3
CH
3
O
C
CH
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
propanone
(acetone)
4-methyl-3-hexanone
Nazewnictwo ketonów
O
C
C
H
3
C
H
3
O
C
C
H
C
H
2
C
H
3
C
H
2
C
H
3
C
H
3
p
r
o
p
a
n
o
n
(
a
c
e
t
o
n
)
4
-
m
e
t
h
y
l
-
3
-
h
e
x
a
n
o
n
e
Nazewnictwo ketonów
O
C
C
H
3
C
H
3
O
C
C
H
C
H
2
C
H
3
C
H
2
C
H
3
C
H
3
p
r
o
p
a
n
o
n
(
a
c
e
t
o
n
)
4
-
m
e
t
y
lo
-
3
-
h
eksanon
Nazewnictwo ketonów
O
CH
3
C
O
CH
3
2-methylcyclohexanone
acetophenone
Nazewnictwo ketonów
O
C
H
3
C
O
C
H
3
2
-
m
e
t
y
lo
c
y
k
l
o
h
eksanon
a
c
e
t
o
p
h
e
n
o
n
e
3/2/2013
32
Nazewnictwo ketonów
O
C
H
3
C
O
C
H
3
a
c
e
t
ofenon
System IUPAC zachował niektóre nazwy
zwyczajowe takie jak acetofenon czy aceton.
2
-
m
e
t
y
lo
c
y
k
l
o
h
eksanon
Nazwy zwyczajowe
Aldehydy
• Nazwa zwyczajowa dla aldehydu pochodzi od
nazwy zwyczajowej odpowiedniego kwasu
karboksylowego.
O
C
H
OH
O
C
H
H
O
C
CH
3
OH
O
C
CH
3
H
formic acid formaldehyde
acetic acid
acetaldehyde
Nazwy zwyczajowe
Aldehydy
• Nazwa zwyczajowa dla aldehydu pochodzi od
nazwy zwyczajowej odpowiedniego kwasu
karboksylowego.
O
C
H
O
H
O
C
H
H
O
C
C
H
3
O
H
O
C
C
H
3
H
a
c
e
t
i
c
a
c
i
d
a
c
e
t
a
l
d
e
h
y
d
e
kwas mrówkowy
aldehyd mrówkowy
Nazwy zwyczajowe
Aldehydy
• Nazwa zwyczajowa dla aldehydu pochodzi od
nazwy zwyczajowej odpowiedniego kwasu
karboksylowego.
O
C
H
O
H
O
C
H
H
O
C
C
H
3
O
H
O
C
C
H
3
H
kwas mrówkowy
aldehyd mrówkowy kwas octowy
aldehyd octowy
Nazwy zwyczajowe
Ketony
• Nazwy zwyczajowe dla ketonów tworzy się
poprzez nazwanie obu grup (alkilowych lub
arylowych) dołączonych do grupy karbonylowej
a następnie słowa keton.
O
C
CH
2
CH
CH
3
CH
3
CH
3
ethyl isopropyl ketone
Nazwy zwyczajowe
Ketony
• Nazwy zwyczajowe dla ketonów tworzy się
poprzez nazwanie obu grup (alkilowych lub
arylowych) dołączonych do grupy karbonylowej
a następnie słowa keton.
keton etylowo-izopropylowy
O
C
CH
2
CH
CH
3
CH
3
CH
3
ethyl isopropyl ketone
3/2/2013
33
Aldehydy i zanieczyszczenie
atmosfery
Aldehydy, powodujące podrażnienie oczu, jeden z
najpoważniejszych problemów związanych z
zanieczyszczeniem powietrza, tworzą się w reakcji ozonu
z węglowodorami nienasyconymi, produktami
niecałkowitego spalania paliw silnikowych.
RCH
2
CHR' + O
3
RCH
O
O O
CHR'
RCH
O
O O
CHR'
+ H
2
O
RCHO + R'CHO + H
2
O
2
ozonek
Aldehydy i zanieczyszczenie
atmosfery
N
2
+ xO
2
NOx
2
NOx + O
2
O
3
+ NOx-1
Ozon tworzy się w reakcji tlenu cząsteczkowego z
tlenkami azotu (tzw. NO
x
), także wytwarzanymi w
silnikach samochodowych oraz elektrowniach, w
obecności światła słonecznego.
hν
Aldehydy
Formaldehyd HCHO (
formalina 40% wodny roztwór)
• bardzo toksyczny dla mikroorganizmów,
• do konserwacji preparatów biologicznych,
• ścieki przemysłowe o stężeniu formaldehydu
powyżej 1500 mg/l zbyt toksyczne dla osadu
czynnego, poniżej utlenia się do CO
2
i wody:
koncepcja progu toksyczności
Poniżej określonego stężenia wszystkie
substancje są nietoksyczne.
Aldehydy i ketony
Właściwości chemiczne
Utlenianie
• Aldehydy są łatwo utleniane do kwasów
karboksylowych.
O
O
|| [O]
||
CH
3
—C—H CH
3
—C—OH
Acetaldehyd
Kwas octowy
Aldehydy i ketony
Właściwości chemiczne
Utlenianie
Odczynnik Tollensa, który
zawiera Ag
+
, utlenia aldehydy
lecz nie ketony.
• Ag
+
jest redukowany do
metalicznego Ag, który
pojawia się jako “lustro” na
ściankach probówki.
O
C
R
H
O
C
R
O
+ Ag
+ Ag
0
NH
4
OH
Odczynnik Trommera
•Aldehydy są także
utleniane do kwasów
karboksylowych przez
miedź(II) rozpuszczoną w
wodnym roztworze NaOH
:
Aldehydy i ketony
Właściwości chemiczne
Utlenianie
C
ceglastoczerwony
osad
O
C
R
H
O
R
O
+
Cu
+
Cu
2+
2
O
OH
--
3/2/2013
34
Kwasy
Reprezentują związki o najwyższym stopniu utlenienia
atomu węgla.
CH
4
CH
3
OH H
2
C=O HCOOH H
2
O + CO
2
metan metanol aldehyd kwas produkty
całkowitego
utlenienia
• kwasy monokarboksylowe
nasycone
nienasycone
• kwasy polikarboksylowe
• hydroksykwasy
• kwasy hydroksypolikarboksylowe
• fenole
Kwasy
Nazewnictwo
H
C O O H
m
e
t
a
n
o
w
y
m
ró
w
k
o
w
y
k
w
a
s
s
y
s
t
e
m
a
t
y
c
z
n
a
z
w
y
c
z
a
j
o
w
a
C
H
3
C
O O H
e
t
a
n
o
w
y
o
c
t
o
w
y
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
O O H
b
u
t
a
n
o
w
y
m
a
s
ł
o
w
y
C
H
3
(
C H
2
)
1
6
C
O O H
o
k
t
a
d
e
k
a
n
o
w
y
s
t
e
a
r
y
n
o
w
y
H
O O C C O O H
e
t
a
n
o
d
i
o
w
y
s
z
c
z
a
w
i
o
w
y
H
O O C ( C H
2
)
4
C
O O H
b
u
t
a
n
o
d
i
o
w
y
b
u
r
s
z
t
y
n
o
w
y
C
6
H
5
C
O O H
b
e
n
z
e
n
o
k
a
r
b
o
k
s
y
l
o
w
y
b
e
n
z
o
e
s
o
w
y
heksanodiowy
Kwasy monokarboksylowe
Składniki tłuszczów, olei i wosków.
Kwasy tłuszczowe – parzysta liczba atomów węgla,
nierozgałęzione łańcuchy.
Właściwości fizyczne kwasów nasyconych
C1-C9 – ciecze. Ostry zapach, nieprzyjemny zapach.
C1-C5 – „kwasy lotne”, rozpuszczalne w wodzie.
Słabe kwasy, najmocniejszy kwas mrówkowy.
Kwasy monokarboksylowe
Kwasy nienasycone – ważne w codziennej diecie.
Kwas oleinowy, CH
3
(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
COOH
Kwas linoleinowy, CH
3
(CH
2
)
4
CH=CHCH
2
CH=CH(CH
2
)
7
COOH
Kwas linolenowy, CH
3
(CH
2
CH=CH)
3
(CH
2
)
7
COOH
Kwasy organiczne są pożywieniem wielu mikroorga-
nizmów i są utleniane do CO
2
i wody, nienasycone utleniają
się łatwiej. Biodegradacja kwasów tłuszczowych jest
ograniczona przez ich słabą rozpuszczalność w wodzie.
Kwas mlekowy, CH
3
CHOHCOOH, hydroksykwas, składnik
ścieków z przemysłu mleczarskiego.
Estry
Tłuszcze i oleje – estry gliceryny i kwasów tłuszczowych
(nasyconych lub nienasyconych), glicerydy.
Woski – estry wyższych alkoholi.
CH
2
CH
CH
2
OH
OH
OH
CH
2
CH
CH
2
O
O
O
C
C
C
O
O
O
R
R'
R"
R – COOH
R’ – COOH
R’’ – COOH
+
Kwasy o ilości atomów węgla 3-18.
Hydroliza estrów
Zmydlanie tłuszczów
• hydroliza estru katalizowana zasadą.
• “saponifikacja” znaczy “wytwarzanie mydła.”
• mydła są wytwarzane przez ogrzewanie NaOH
z tłuszczem (triester gliceryny) w celu
produkcji soli sodowej kwasu tłuszczowego -
mydła.
• przykład mydła: stearynian sodu,
Na
+ -
OOC(CH
2
)
16
CH
3
.
3/2/2013
35
Hydroliza estrów
CH
2
CH
CH
2
OH
OH
OH
CH
2
CH
CH
2
O
O
O
C
C
C
O
O
O
R
R'
R"
NaOH
H
2
O
+
Fat
Glycerol
Soap
RCO
2
Na
R'CO
2
Na
R"CO
2
Na
Tłuszcz
Gliceryna
Mydło
Mydła
• sole sodowe i potasowe kwasów tłuszczowych,
• rozpuszczalne w wodzie,
• cząsteczki asymetryczne,
część rozpuszczalna w wodzie,
część rozpuszczalna w oleju.
• aktywne powierzchniowo,
• w wodzie tworzą micele,
• wrażliwe na twardą wodę,
• najstarsze detergenty.
Detergenty
Detergenty
Detergenty
LAS liniowe alkiloarylosulfoniany
R
CH
CH
3
SO
3
Na
siarczany alkoholi
CH
3
(CH
2
)n
CH
CH
3
OSO
3
Na
niejonowe etoksylany nonylofenolu
C
9
H
19
(OCH
2
CH
2
)n CH
2
CH
2
OH
pierwotnie rozgałęzione
łańcuchy niedegradowalne
Detergenty
Biodegradacja:
• mydła i siarczanowane alkohole jako dobra pożywka
dla bakterii,
• syntetyczne detergenty z grupą estrową lub amidową
dobrze hydrolizowane, wytwarzane kwasy tłuszczowe
też jako dobra pożywka,
• pochodne tlenku etylenu podatne na działanie mikro-
organizmów,
• jako pozostałości alkilowe pozostałości związków
aromatycznych, które mogą być chlorowane przy
dezynfekcji wody, wtedy problem,
• alkilofenole szkodliwe (endocrine disruptors,
„ksenohormony” ?)
3/2/2013
36
Etery
Powstają w reakcji dehydratacji alkoholi:
R-OH + HO-R’ R-O-R’ + H
2
O
Szeroko stosowane jako rozpuszczalniki, łatwopalne. Na
powietrzu tworzą wybuchowe nadtlenki, niebezpieczne
przy destylacji eterów. Generalnie odporne na
biodegradację.
Ważny eter metylowo-tert-butylowy (MTBE), dodatek
do benzyn. Znajdywany w wodach powierzchniowych i
podskórnych, dość odporny na biodegradację.
Zamiennik – etanol.
Halogenki alkilowe to alkany, gdzie wodór został
zastąpiony atomem halogenu.
C
H
H
H
Cl
a methyl group
a chloride
so, this molecule is:
methyl chloride
Halogenki alkilowe
chlorek metylu
Halogenopochodne alifatyczne
Monopochodne
Chlorek winylu
H
2
C=CHCl.
Do produkcji PCW. Znajdywany w
wodach powierzchniowych i w gazach wydobywających się
z komunalnych odpadów stałych. Rakotwórczy.
NDS 2μg/l. Także obecny w powietrzu (lotny).
Chlorometan
CH
3
Cl
Duże ilości chlorometanu powstają w oceanach, gdzie
biomasa, pod wpływem światła słonecznego, reaguje z
chlorem zawartym w pianie morskiej. Stosowany jako czynnik
chłodzący.
Wielopochodne
Szeroko stosowane w przemyśle. Z powodu ich trwałości
(słabej degradacji) ich stosowanie jest zmniejszane lub są
całkiem wycofywane.
Chlorek metylenu CH
2
Cl
2
rozpuszczalny w wodzie, dopuszczalne stężenie w wodzie
pitnej wg WHO 20 μg/l.
Chloroform CHCl
3
Jako jeden z pierwszych środków znieczulających,
wycofany ok. 1920. Niepalny, parzący (HCl). Występuje w
niewielkich ilościach w wodzie pitnej po dezynfekcji
chlorem.
Tetrachlorometan CCl
4
W gaśnicach, toksyczny, tworzy się fosgen.
Halogenopochodne alifatyczne
Chlorofluorowęglowodory (CFC, freony)
Na świecie używane mniej więcej w równych ilościach
do trzech głównych celów:
1. jako środek przenoszący ciepło w lodówkach,
zamrażarkach i chłodniach
2. do wydmuchiwania pianek z poliuretanu, polistyrenu
do wszelkich rozpylaczy
3. rozpuszczalniki do czyszczenia precyzyjnych
elementów w wytwórniach sprzętu elektronicznego.
Freony trwają w atmosferze długo, 50-100 lat. W
tym czasie rozprzestrzeniają się i unoszą aż do
troposfery.
Tam
ulegają
rozbiciu
przez
promieniowanie ultrafioletowe z uwolnieniem
chloru atomowego (rodnika chlorowego).
CF
2
Cl
2
+ hν Cl· + CF
2
Cl·
Cl· + O
3
ClO· + O
2
ClO· + O Cl· + O
2
O + O
3
O
2
+ O
2
Freony to także gazy cieplarniane.
Wycofane z produkcji, protokół z Montrealu.
3/2/2013
37
Ponieważ warstwa ozonowa absorbuje
promieniowanie słoneczne UVB, zanik warstwy
ozonowej będzie podwyższał poziom tego
promieniowania na powierzchni Ziemi.
•Możliwe zwiększone zachorowania na raka
skóry.
•Obniżenie zbiorów roślin.
Całkowite odnowienie warstwy ozonowej nad
Antarktydą nie wcześniej niż ok. 2050.
Dziura ozonowa nad Antarktydą
we wrześniu 2006
wielkości północnej Ameryki
Źródło: NASA
• PCB to klasa 209 związków organicznych. Każdy z
nich to tzw. kongener. Wyjątkowo trwałe związki
.
• ~140 kongenerów wykryto w środowisku.
• Sprzedawane pod nazwami Aroclor, Clophen,
Phenoclor. etc.
• Używane jako płyny dielektryczne i chłodzące w
transformatorach, w smarach, uszczelniaczach,
farbach itd.
• Wskutek wycieków znalazły się w glebie, w wodzie
i w powietrzu.
PCB – polichlorowane bifenyle
Nazewnictwo PCB
Aroclor (Monsanto). Główne
produkty to Aroclor 1242, 1254 i
1260.
“12” pochodzi od liczby
atomów węgla, ostatnie dwa
numery określają zawartość
procentową chloru w
mieszaninie.
2
3
4
5
6
2'
3'
4'
5'
6'
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
2,2’,4,4’,5,5’-heksachlorobifenyl
CB-153; PCB-153, lub 153
Ludzie narażeni są na PCB poprzez:
• Jedzenie ryb, mięsa lub produktów mleczarskich
zatrutych PCB.
• Picie wody z skażonych źródeł.
• Wdychanie pyłu lub kontakt skóry w miejscach
gromadzenia odpadów.
• Ekspozycję na opary w trakcie używania lub
naprawy urządzeń elektrycznych.
• Utylizację materiałów skażonych PCB.
DDT
• Pierwszy z nowoczesnych pestycydów.
• Oryginalnie zsyntezowany pod koniec XIX w.
• Paul Muller zaobserwował aktywność biologiczną i
otrzymał za to nagrodę Nobla w 1948.
• Zakazany pod koniec lat 70 w USA i wielu innych
krajach, podejrzewany o negatywny wpływ na
zwierzęta, szczególnie na ptaki rybożerne.
• Używany w krajach, gdzie występuje malaria. Tani i
zaskakująco efektywny.
• W glebie tworzy DDE, bardziej aktywny biologicznie i
bardziej trwały.
3/2/2013
38
Synteza DDT
DDT (70%)
dichlorodifenylotrichloroetan
C
H
C l
C l
C
C l
C l
C l
C l
C l
3
H
2
S O
4
C l
C H
O H
C C H O
C l
C l
3
DDT – reakcje rozkładu
DDT
Właściwości
• Bardzo niska rozpuszczalność w wodzie,
• Wysoka rozpuszczalność w tłuszczach,
• Odporność na degradację chemiczną biologiczną i fotolityczną.
Ryzyko ekspozycji na
• Spożycie skażonej żywności,
• Spożycie skażonej wody,
• Wdychanie powietrza i pyłu z cząstkami DDT,
• Kontakt skóry z glebą i miejscami gromadzenia odpadów,
• Przebywanie w domach, w których stosowano DDT,
• Dzieci mogą być narażone poprzez picie mleka matki.
Chlorowane dioksyny i furany
• Nie były nigdy produkowane, są
produktami ubocznymi
procesów przemysłowych (w
śladowych ilościach w
Aroclorze, Agent Orange,
pentachlorofenol).
• Powstają także w trakcie
spalania materii organicznej,
drewna, pożarów lasów, itp.
• 75 możliwych struktur dla
chlorowanych dioksyn.
• 135 możliwych struktur dla
chlorowanych furanów.
O
O
1
2
3
4
6
7
8
9
O
1
2
3
4
6
7
8
9
dibenzofuran
dibenzo-p-dioksyna
Agent Orange
Defoliant, Wietnam
Cl
Cl
O
C
COOH
COOH
Cl
Cl
O
C
Cl
O
O
Cl
Cl
Cl
Cl
2,4-D
(50%)
2,4,5-T
(50%)
2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksyna (2,3,7,8-TCDD)
Śladowe
zanieczyszczenia
Zaoczni 2012
„0” termin
4.06.2012
Godz.17
Chlorowane dioksyny i furany
Group C: Health impacts
► Acute and chronic toxicity varies for diferent
dioxin and furan congeners.
► The most toxic dioxin is 2,3,7,8-TCDD
(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin).
► The most toxic furan is 2,3,7,8-TCDF
(2,3,7,8-tetrachlorodibenzofuran).
Group C: Health Impacts
Health effects of exposure to dioxins include:
► severe Chloracne, particularly the upper body and
face
► skin rashes
► excessive and discoloured body hair
► possible liver damage
► changes in glucose metabolism and hormone
levels
Long term exposure to dioxins may cause birth defects.
Animal studies on the exposure to 2,3,7,8-TCDD
revealed that acute exposure can cause death.
The WHO and DHHS have concluded that 2,3,7,8-TCDD
is a probable carcinogen.
3/2/2013
39
Cases
• 2001, 30 yr old woman
exposed to highest recorded
doasage of dioxin (144,000
pg/g blood fat).
• 2004, Ukrainian politician
Viktor Yushchenko was
exposed to 2nd largest
measured dose of dioxins
(1,000 times the lethal dose)
ADISH, "Pernakrankheit"
(perchlorinated naphthalene
illness or halogen wax acne)
Background on PBDEs
•
Polybrominated diphenyl
ethers (PBDEs) are used as
flame retardants.
•
They are added to materials
to decrease the likelihood and
intensity of fire in a wide
variety of products, including
vehicles, furniture, textiles,
carpets, building materials,
electronic circuit boards and
cases... just about anywhere
that plastics are used.
•
Synthesized mainly as
mixtures (similar to PCBs).
•
Production started in the
1960s.
•
Gained a lot of attention
lately.
•
Currently unregulated on a
federal level in the US.
O
Br
Br
Br
2,3,4’-tribromodiphenylether
(PBDE-22)
Meironyte et al 1999
Aromatyczność
Przykłady
HO
OH
CHCH
2
NHCH
3
OH
adrenalina
efedryna
CHCHNHCH
3
OH
CH
3
Przykłady
amfetamina
CH
2
CHNH
2
CH
3
metamfetamina
CH
2
CHNHCH
3
CH
3
speed
Przykłady
OH
O
O
O
Aspiryna
3/2/2013
40
Aromatyczność
• Ciągły i sprzężony układ wiązań
p
• Cząsteczka pierścieniowa
• Wszystkie atomy muszą mieć orbital p
• Cząsteczka musi być płaska
• Całkowita liczba par elektronowych
p
jest
nieparzysta (1,3,5…)
• Wyjątkowo stabilne cząsteczki
• Ulegają reakcjom podstawiania a nie przyłączania.
Kryteria aromatyczności
Związek musi mieć ciągłą pierścieniową chmurę electronów p
nad i pod płaszczyzną cząsteczki.
Aromatyczność
cyklobutadien
Cyklobutadien
: płaski pierścień, wszystkie atomy
mają orbitale p ,
2 pary elektronów
p.
cyklooktatetraen
Cyklooktatetraen: niepłaski pierścień
, wszystkie atomy
mają orbitale p ,
4 pary elektronów
p.
benzen
Benzen:
płaski pierścień, wszystkie atomy
mają orbitale p ,
3 pary elektronów
p
.
Aromatyczność
X
X
cyklobutadien
benzen
cyklooktatetraen
Cyklobutadien
: płaski pierścień, wszystkie atomy
mają orbitale p ,
2 pary elektronów
p.
Benzen:
płaski pierścień, wszystkie atomy
mają orbitale p ,
3
pary elektronów
p
.
Cyklooktatetraen:
niepłaski pierścień
,
wszystkie atomy
mają orbitale p ,
4 pary elektronów
p.
Benzen
Benzen:
płaski pierścień, wszystkie atomy mają
orbitale p,
3 pary elektronów
p
.
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
naftalen,
płaski, 5 par
azulen,
płaski, 5 par
3/2/2013
41
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
fenantren
płaski, 7 par
antracen
płaski, 7 par
chryzen
płaski, 9 par
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
jest jednym z WWA o najbardziej rakotwórczych
właściwościach. Występuje w smole węglowej (0,65% wag.), surowej
ropie (np. Kuwejt 2,8 mg/kg), olejach silnikowych (świeży do
0,27 mg/kg, przepracowany do 35 mg/kg)
Heterocykliczne związki aromatyczne
N
N
H
O
S
pirydyna
pirol
furan
tiofen
Dwupierścieniowe związki
heteroaromatyczne
N
N
H
N
N
N
N
H
chinolina
indol
puryna
Hem
Chlorofil
3/2/2013
42
Nazewnictwo
• Określ nazwę podstawnika i dodaj słowo
“benzen”
Br
Cl
NO
2
CH
2
CH
3
bromobenzen
chlorobenzen
nitrobenzen
etylobenzen
OMe
CH
3
OH
NH
2
metoksybenzen
metylobenzen
hydroksybenzen
aminobenzen
Nazewnictwo
• W użyciu jest wiele nazw zwyczajowych.
OMe
CH
3
OH
NH
2
anizol
toluen
fenol
anilina
CHO
COOH
CN
styren
benzaldehyd
kwas benzoesowy benzonitryl
Dipodstawione benzeny
Cl
Cl
1,2-dichlorobenzen
orto-dichlorobenzen
o-dichlorobenzen
1,3-dichlorobenzen
meta-dichlorobenzen
m-dichlorobenzen
1,4-dichlorobenzen
para-dichlorobenzen
p-dichlorobenzen
Cl
Cl
Pozycje względne oznacza się jako orto, meta, para.
Cl
Cl
Dipodstawione benzeny
CH
3
Br
OH
NO
2
4-bromotoluen
para-bromotoluen
p-bromotoluen
2-nitrofenol
orto-nitrofenol
o-nitrofenol
Reguły IUPAC nazewnictwa alkanów
• Wybierz najdłuższy łańcuch atomów węgla jako
związek macierzysty.
• Ponumeruj atomy węgla w tym łańcuchu zaczynając
od tego końca, gdzie najbliżej znajdują się
podstawniki.
• Name the alkyl group and designate the position on
the parent carbon chain by a number.
• When the same alkyl group branch chain occurs
more than once, indicate this repetition by a prefix
(di-, tri-, tetra-, and so forth).
• When several different alkyl groups are attached to
the parent compound, list them in alphabetical
order.
Reguły IUPAC nazewnictwa alkanów
• Wybierz najdłuższy łańcuch atomów węgla jako
związek macierzysty.
• Ponumeruj atomy węgla w tym łańcuchu
zaczynając od tego końca, gdzie najbliżej znajdują
się podstawniki.
• Nazwij grupy alkilowe i określ ich pozycje
numerem w łańcuchu macierzystym.
• When the same alkyl group branch chain occurs
more than once, indicate this repetition by a
prefix (di-, tri-, tetra-, and so forth).
• When several different alkyl groups are attached
to the parent compound, list them in alphabetical
order.
3/2/2013
43
Reguły IUPAC nazewnictwa alkanów
• Wybierz najdłuższy łańcuch atomów węgla jako
związek macierzysty.
• Ponumeruj atomy węgla w tym łańcuchu
zaczynając od tego końca, gdzie najbliżej znajdują
się podstawniki.
• Nazwij grupy alkilowe i określ ich pozycje
numerem w łańcuchu macierzystym.
• Kiedy te same boczne grupy alkilowe występują
więcej niż jeden raz, użyj prefiksu (di-, tri-, tetra-,
itd.).
• When several different alkyl groups are attached
to the parent compound, list them in alphabetical
order.
Reguły IUPAC nazewnictwa alkanów
• Wybierz najdłuższy łańcuch atomów węgla jako
związek macierzysty.
• Ponumeruj atomy węgla w tym łańcuchu
zaczynając od tego końca, gdzie najbliżej znajdują
się podstawniki.
• Nazwij grupy alkilowe i określ ich pozycje
numerem w łańcuchu macierzystym.
• Kiedy te same boczne grupy alkilowe występują
więcej niż jeden raz, użyj prefiksu (di-, tri-, tetra-,
itd.).
• Kiedy kilka różnych grup alkilowych jest
połączonych z łańcuchem macierzystym, podaj je
w porządku alfabetycznym.
Przykłady
CH
2
CH
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
parent alkane
alkyl group
1
2
3
4
5
3-methylpentane
Przykłady
C
H
2
C
H
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
3
macierzysty alkan
a
l
k
y
l
g
r
o
u
p
1
2
3
4
5
3
-
m
e
t
h
y
l
p
e
n
t
a
n
Przykłady
C
H
2
C
H
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
3
p
a
r
e
n
t
a
l
k
a
n
e
grupa alkilowa
1
2
3
4
5
-
metylopentan
Przykłady
C
H
2
C
H
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
3
p
a
r
e
n
t
a
l
k
a
n
e
a
l
k
y
l
g
r
o
u
p
1
2
3
4
5
2
-
m
e
t
y
l
o p
e
n
t
a
n
3/2/2013
44
Przykłady
CH
3
CH
CH
2
CH
CH
CH
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
1
2
3
4
5
6
7
2,3,4,6-tetramethylheptane
Przykłady
CH
3
CH
CH
2
CH
CH
CH
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
1
2
3
4
5
6
7
2,3,4,6-tetramethylheptane
Uwaga: Tak ponumeruj łańcuch aby podstawniki miały najniższe
możliwe numery.
Przykłady
C
H
3
C
H
C
H
2
C
H
C
H
C
H
C
H
3
C
H
3
C
H
3
C
H
3
C
H
3
1
2
3
4
5
6
7
2
,
3
,
4
,
6
-
t
e
t
r
a
m
e
t
y
l
o
h
e
p
t
a
n
Uwaga: Tak ponumeruj łańcuch aby podstawniki miały najniższe
możliwe numery.
Przykłady
CH
3
CH
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
3-methylhexane
Przykłady
Ostrożnie z wybieraniem najdłuższego łańcucha !
CH
3
CH
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
6
3-methylhexane
Przykłady
Ostrożnie z wybieraniem najdłuższego łańcucha !
C
H
3
C
H
C
H
2
C
H
2
C
H
3
C
H
2
C
H
3
1
2
3
4
5
6
3
-
m
e
t
y
l
o
h
e
k
s
a
n
3/2/2013
45
Przykłady
1
2
3
4
5
6
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
C
CH CH CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
Cl
7
8
3-chloro-4-ethyl-2,4-dimethyloctane
Przykłady
1
2
3
4
5
6
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
C
CH CH CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
Cl
7
8
3-chloro-4-ethyl-2,4-dimethyloctane
Przykłady
Uwaga: postawniki w porządku alfabetycznym.
1
2
3
4
5
6
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
2
C
C
H
C
H
C
H
3
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
3
C
l
7
8
3
-
c
h
l
o
r
o
-
4
-
e
t
y
l
o
-
2
,
4
-
d
i
m
e
t
y
l
o
o
k
t
a
n
Narysuj wzory
• 3-etylopentan
• 2,2,4-trimetylopentan
Narysuj wzory
• 3-etylo
pentan
• 2,2,4-trimetylopentan
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
Narysuj wzory
•
3
-etylo
pentan
• 2,2,4-trimetylopentan
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
3/2/2013
46
Narysuj wzory
•
3-
etylo
pentan
• 2,2,4-trimetylopentan
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
CH
2
CH
3
Narysuj wzory
•
3-
etylo
pentan
• 2,2,4-trimetylo
pentan
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
1
2
3
4
5
Narysuj wzory
•
3-
etylo
pentan
•
2,2,4-
trimetylo
pentan
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
1
2
3
4
5
Narysuj wzory
•
3-
etylo
pentan
•
2,2,4-
trimetylo
pentan
1
2
3
4
5
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
CH
2
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
1
2
3
4
5
Cykloalkany
H
2
C CH
2
CH
2
=
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
2
CH
H
2
C
CH
3
=
Cykloalkany
H
2
C CH
2
CH
2
=
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
2
CH
H
2
C
CH
3
=
Cyklopropan
3/2/2013
47
Cykloalkany
H
2
C CH
2
CH
2
=
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
2
CH
H
2
C
CH
3
=
Cyklopropan
Cykloalkany
H
2
C CH
2
CH
2
=
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
2
CH
H
2
C
CH
3
=
Cyklopropan
Metylocykloheksan
Cykloalkany
H
2
C CH
2
CH
2
=
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
2
CH
H
2
C
CH
3
=
Cyklopropan
Metylocykloheksan
Cykloalkany
(CH
2
)
5
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
Cykloalkany
(CH
2
)
5
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
Cykloalkany
(CH
2
)
5
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
3/2/2013
48
Cykloalkany
(CH
2
)
5
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
1-cyklobutyloheksan
Hexylcyclobutane
Cykloalkany
(CH
2
)
5
CH
3
CH
2
H
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
1-cyklobutyloheksan
lub
heksylocyklobutan
Cykloalkany
CH
2
H
2
C
CH
CH
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
3
CH
3
=
Cykloalkany
CH
2
H
2
C
CH
CH
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
3
CH
3
=
Cykloalkany
1-etylo-2-metylocykloheksan
CH
2
H
2
C
CH
CH
CH
2
H
2
C
CH
2
CH
3
CH
3
=
1
2
3
4
5
6
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
instrukcja - CHEMIA ORGANICZNA II, Inżynieria środowiska, inż, Semestr II, Chemia ogólna, laboratori
Chemia organiczna!!!, EGZAMIN INZYNIERSKI
instrukcja - CHEMIA ORGANICZNA II, Inżynieria środowiska, inż, Semestr II, Chemia ogólna, laboratori
Rozkład ćwiczeń z chemii organicznej dla studentów I roku biotechnologii, chemia, organiczna
chemia organiczna, WNoMiŚ, Przedmioty prowadzone w Instytucie Inżynierii i Ochrony Środowiska
program zajęć 2008, WNoŻ, Studia inżynierskie, II semestr, Chemia organiczna
Pracownia z Chemii Organicznej dla II roku Ochrony Srodowiska, Chemia, chemia organiczna
Zestaw 3, Studia SGGW, WNoŻ Inżynierskie 2008-2012, Sem II, Chemia organiczna
dyd inz25, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Inżynieria Chemiczna, Chemia Organiczna -
Zestaw 1, Studia SGGW, WNoŻ Inżynierskie 2008-2012, Sem II, Chemia organiczna
Chemia org - Mech. reakcji i izom. opt, Studia WNOŻ SGGW 2008-2013, Inżynierskie, Semestr 2, Chemia
PROGRAM ĆWICZEŃ Z CHEMII DLA STUDENTÓW I ROKU Biologia, biologia, Biologia I rok, Chemia organiczna
Związki fosforu w organizmie człowieka, Chemia Przydatne dla studentów
Pytania dla Biologów, UW Ochrona Środowiska Biologia Biotechnologia, chemia organiczna
instrukcja - CHEMIA ORGANICZNA I, Inżynieria środowiska, inż, Semestr II, Chemia ogólna, laboratoriu
dyd inz21, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Inżynieria Chemiczna, Chemia Organiczna -
dyd inz22, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Inżynieria Chemiczna, Chemia Organiczna -
dyd inz23, chemia, 0, httpzcho.ch.pw.edu.pldydaktyk.html, Inżynieria Chemiczna, Chemia Organiczna -
więcej podobnych podstron