temat 1 b chemia organiczna 2004

CHEMIA ORGANICZNA
Dr hab.inż. Daniela Szaniawska,
prof. nadzw.
Szczecin 2004
CHEMIA ORGANICZNA
l� CHEMIA ZWIZKÓW WGLA
1.wprowadzenie
l� B. duża liczebność związków węgla
l� tylko 0,5 mln związków nieorganicznych
l� 12 mln związków organicznych + kilkaset
tysięcy rocznie syntetyzowane przez
chemików i wyodrębniane z organizmów
żywych
l� Szczególna zdolność atomów C do
łączenia się ze sobą trwałymi wiązaniami
kowalencyjnymi
l� Oraz z innymi pierwiastkami - H, O, N,
S, F, Cl, Br, I)
1.1. Atomy węgla w związkach
organicznych
l� C
l� C
l� C
1.2.Szkielet węglowy cząsteczki
wzory strukturalne
l� C C C C
l� C C C C
l� C C C C
1.4.Izomeria, izomery
l� Izomeria - dwa lub większa ilość
związków o tym samym wzorze
sumarycznym (różne wzory strukturalne)
l� Izomery różna budowa cząsteczek,
różne właściwości fizyczne i chemiczne
l� Np. C6H14 5 związków; C8H18 18; C10H22
75;.....C30H62 4 111 846 763
(zsyntetyzowanych tylko kilka)
1.5.Wzory grupowe
np.C3H6O2
1) OH-CH2-CH2-CHO
2) CH3CH2COOH
3) OH-CH2-CO-CH3
4) CH3-COO-CH3
5)
CH-OH
CH2
CH-OH
1.6.Inne pierwiastki w związkach
organicznych
l� Chlorowce: -Cl; -Br; -I;
l� Tlen: O ; O = ;
l� Azot: N ; N ; N
l� Inne: np. siarka
1.7.Wiązania w związkach
organicznych
l� Teoria elektronowa (elektronowa teoria wiązań
walencyjnych Lewisa)
l� Wady:1) nie umożliwia przewidywania
geometrycznej budowy cząstek; 2) nie wszystkie
cząsteczki i jony można przedstawić za pomocą
wzorów elektronowych, np. benzen
l� Teoria kwantowa pełny opis bardzo złożony
Wiązania - teoria elektronowa
l� Reguła oktetu
l� Wiązania tworzą elektrony ostatniej powłoki
(powłoka walencyjna; elektrony walencyjne)
l� Wiązanie tworzą 1, 2 lub 3 pary elektronowe
l� Elektrony tworzące parę wiążącą mogą
pochodzić od obu atomów lub tylko jednego
(wiązanie koordynacyjne)
l� Elektrony powłoki walencyjnej nie
uczestniczące w tworzeniu wiązania tworzą
niewiążące lub wolne pary elektronowe
zlokalizowane na atomie
Wzory elektronowe
l� CH3 O H
O
l� CH3 C CH3
O
l� CH3 C
O H
Elektroujemność pierwiastków,
ocena stopnia polaryzacji wiązania
-d +d
l� R O H; kwasowe właściwości
alkoholi można wyjaśnić polaryzacją
wiązania OH (przesunięciem pary
elektronowej w kierunku tlenu)
2) R O ; jon alkoholanowy jest
trwały, tlen ma oktet elektronowy
Wiązania - teoria kwantowa
l� Stan elektronów w cząsteczkach opisany
jest funkcjami falowymi, zw. orbitalami
molekularnymi
l� Wiązanie pojedyncze s tworzy para
elektronowa zajmująca w przestrzeni
obszar orbitalny o uproszczonym
kształcie:
C C C H
Wiązania -teoria kwantowa
l� Nie można wyznaczyć ściśle położenia elektronu w
atomie lub cząsteczce
l� Można określić prawdopodobieństwo znalezienia
elektronu w danym obszarze przestrzeni
l� Obszar orbitalny wycinek przestrzeni wokółjądrowej,
w którym prawdopodobieństwo znalezienia elektronu
jest duże
l� Granice obszaru orbitalnego wyznacza powierzchnia
(kontur orbitalu) na zewnątrz, której
prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest
zaniedbywalnie małe (obszar orbitalny opisuje kształt
przestrzenny chmury elektronowej)
Wiązania - teoria kwantowa
l� Wiązanie podwójne tworzą 2 pary
elektronowe (jedna s i druga p); obszar
orbitalny pary p jest inny niż pary s; leży
nad i pod płaszczyzną rysunku; obszar
orbitalny pary s leży w płaszczyznie
rysunku
Wiązania - teoria kwantowa
l� Wiązanie potrójne tworzą 3 pary
elektronowe - jedno wiązanie s i dwa
wiązania p)
2.Węglowodory
2.1. węglowodory nasycone - alkany
l� Najprostsze pod względem budowy związki
organiczne
l� Zbudowane z C i H
l� C-C
l� CH4 metan, najprostszy przedstawiciel alkanów
( tetraedryczny atom węgla równocenne wiązania C-
H, jednakowe długości wiązań, jednakowe kąty
między wiązaniami; budowa cząsteczki tetraedr z
atomem C w wierzchołku)
l� C2H6 etan ( 2 tetraedryczne atomy węgla połączone
wiązaniem s; 2 tetraedry połączone wierzchołkami)
2.1. n-alkany
l� Proste łańcuchy węglowe
l� Wzór sumaryczny: CnH2n+2
l� Wzory grupowe:
l� H-(CH2)n-H, n=1,2,...,n
l� CH3-(CH2)n-CH3; n = 0,1,2,...,n
Szereg homologiczny grupa związków różniących
się liczbą grup -CH2-
Homologi związki należące do danego szeregu
homologicznego
Nazewnictwo: 1) zwyczajowe metan, etan, propan,
butan; 2) systematyczne np. penta (grec. pięć) +
an - pentan
Szereg homologiczny alaknów
1. Metan 9. nonan
2. Etan 10. dekan
3. Propan 11. undekan
4. Butan 12. dodekan
5. Pentan 13. tridekan
6. Heksan 14. tetradekan
7. Heptan 15. pentadekan
8. Oktan 16. heptadekan
2.1. alkany rozgałęzione
l� Np. n butan: 1) CH3-CH2-CH2-CH3;
l� 2) izobutan, 2-metylopropan:
CH3 CH CH3
CH3
Izomeria alkanów izomeria konstytucyjna,
szkieletowa
Rzędowość atomów węgla liczba atomów węgla
związanych z rozpatrywanym atomem C:
2.1. alkany rozgałęzione
rzędowość atomów C
I rzędowy: C C IV rzędowy
C C
II rzędowy: C C C C C
C C
III rzędowy: C C
C
2.1. alkany rozgałęzione nazwy
systematyczne
l� Grupy alkilowe (I-wartościowa grupa
utworzona przez oderwanie atomu H od
cząsteczki alkanu):
l� Metan metyl- grupa metylowa: CH3 -
l� Etan etyl grupa etylowa: CH3CH2 -
l� Propan: 3 2 1
l� propyl, grupa propylowa: CH3CH2CH2-
l� 1-metyloetyl, grupa 1-metyloetylowa ( grupa etylowa
podstawiona w poz.1 grupą metylową: CH3-CH-CH3
2 1
2.1. alkany rozgałęzione nazwy
systematyczne
1. Wybrać łańcuch główny ( najdłuższy nierozgałęziony )
2. Pozostałe atomy C tworzą podstawniki, grupy alkilowe ( łańcuchy
boczne)
3. Liczbę jednakowych podstawników określa się przedrostkami: di
(2); tri(3); tetra (4)
4. Podstawniki wymienia się w kolejności alfabetycznej, przy czym
nie uwzględnia się przedrostków zwielokrotnionych
5. Położenie grup alkilowych w łańcuchu głównym określa się
podając lokanty (nry atomów C w łańcuchu głównym); koniec
łańcucha głównego, od którego rozpoczyna się numerację
wybiera się tak, aby lokanty miały jak najmniejsze numery
Przykład: nazewnictwo systematyczne
alkanów rozgałęzionych
l� Podać nazwę węglowodoru o poniższym
wzorze grupowym:
CH3 CH3
1 2 3 4 5 6
CH3 C CH CH2 CH CH3
CH3 CH2CH3
3-etylo-2,2,5-trimetyloheksan
2.1.cykloalkany
Nazwa Wzór grupowy Wzór umowny
Cyklopropan (CH2)3
Cyklobutan (CH2)4
Cyklopentan (CH2)5
Cykloheksan (CH2)6
cykloalkeny
l� Cyklopropen, C3H4
l� Cykloheksen, C6H10
2. Węglowodory
2.2. węglowodory nienasycone alkeny i alkiny
l� Wiązania podwójne i potrójne:
C C C C
CH2 CH2 CH CH
etylen acetylen(etyn)
Nazewnictwo systematyczne
alkenów i alkinów
Nazwa Wzór Nazwa Wzór
systema grupowy systema- grupowy
-tyczna tyczna
Eten CH2 = CH2 Etyn CH CH
(etylen) (acetylen)
Propen CH2 = CHCH3 Propyn CH CCH3
But-1- CH2 = But-1-yn CH
en CHCH2CH3 CCH2CH3
przykład
l� Podać wzory następujących związków
l� But-2-en
l� But-2-yn
Wzory grupowe
l� Wzór grupowy but-2-enu
CH3-CH=CH-CH3
l� Wzór grupowy but-2-ynu
CH3-C C-CH3
Izomeria geometryczna cis trans
l� Izomer cis
l� Izomer trans
Odp.
l� Trans-but-2-en
Przykład: izomeria alkenów i
alkinów
l� Wymienić wszystkie rodzaje izomerii na
przykładzie butenu: CH3-CH=CH-CH3;
wyjaśnić różnicę między izomerami
strukturalnymi i stereoizomerami
l� Omówić rodzaje izomerii na przykładzie
butynu : CH3-C C-CH3
Przykład: dieny
l� Napisać wzór dienu składającego się z
łańcucha zawierającego 4 atomy C;
nazwać ten związek
l� Do produkcji syntetycznych kauczuków
stosowany jest chloropren i izopren;
napisać wzory tych związków i podać ich
nazwy systematyczne
Przykład: cykloalkeny
l� Narysować szkielet cykloheksenu; w
jakich związkach naturalnych występuje;
podać przykłady takich związków
Właściwości fizyczne i chemiczne etylenu
(CH2=CH2)
l� Wymienić podstawowe właściwości fizyczne
etylenu ( stan skupienia, rozpuszczalność w
wodzie i rozpuszczalnikach organicznych;
wyjaśnić rozpuszczalność)
l� Scharakteryzować właściwości chemiczne
etylenu:
l� Reakcja z wodą bromową, bromem i wodą;
wyjaśnić mechanizm addycji elektrofilowej
l� Reakcja uwodornienia
l� Reakcja polimeryzacji (polietylen)
Przykład: właściwości fizyczne i
chemiczne acetylenu
l� Podać podstawowe wlaściwości fizyczne
acetylenu (stan skupienia, gęstość, zapach,
zachowanie w podwyższonym ciśnieniu i
sposób przechowywania, rozpuszczalność)
l� Scharakteryzować wlaściwości chemiczne
acetylenu
l� Spalanie niepełne i pełne, zastosowanie
l� Reakcje addycji (Br2, HCl,H2O)
l� Reakcje polimeryzacji (polichlorek winylu)
l� Reakcje uwodornienia
Przykład otrzymywanie alkenów
l� Wymienić podstawowe metody
otrzymywania alkenów; napisać
odpowiednie reakcje otrzymywania
etylenu (etenu):
l� Piroliza
l� Odwodnienie alkoholi
l� Reakcje eliminacji (bromu, bromowodoru)
Przykład: otrzymywanie alkinów
l� Wymienić główne metody otrzymywania
alkinów; napisać odpowiednie reakcje
otrzymywania acetylenu:
l� Metoda karbidowa
l� Rozkład metanu
l� Podwójna eliminacja HBr z dibromoalkanów
Przykład: zastosowanie alkenów i
alkinów
l� Narysować zestawienie najważniejszych
produktów otrzymywanych z etylenu i
acetylenu
l� Alkeny ( olejki roślinne, żywice, tran) i
alkiny (b. rzadkie) w przyrodzie
2. Węglowodory
2.3. węglowodory aromatyczne (areny)
l� Benzen, C6H6 bezbarwna, palna ciecz,
lżejsza od wody, aromatyczny zapach,
związek toksyczny, rakotwórczy
l� Nienasycony charakter ?
l� Nie odbarwia wody bromowej i nie daje innych
reakcji addycji charakterystycznych dla
węglowodorów nienasyconych
l� Reaguje z bromem w obecności katalizatora ( nie
na świetle jak alkany): C6H6 + Br2 = C6H5Br + HBr
(mechanizm aromatycznego podstawienia
elektrofilowego)
Benzen budowa cząsteczki
H
C
C C H
H
C H
H C
C
H
Wiązanie zdelokalizowane 6 elektronów tworzących jedno wiązanie
zdelokalizowane, obejmujące wszystkie atomy węgla pierścienia benzenowego
( 30 elektronów walencyjnych 6x 4=24 pochodzące od atomów C i 6x1 = 6 od
atomów H; 6 wiązań C-H to 24 elektrony; pozostaje 6)
benzen
Pochodne benzenu
l� CH3C6H5 metylobenzen
l� C2H5C6H5 - etylobenzen
przykład
l� Podać wzory: 1,4-dietylobenzenu, 1-etylo-3-
metylobenzenu; 1-propylo-2-metylo-4-
etylobenzenu
Naftalen C10H8
Węglowodory aromatyczne
wielopierścieniowe
Właściwości chemiczne benzenu
l� Bromowanie i nitrowanie benzenu
Br/NO2
+ Br2/HNO3 = + HBr/H2O
benzen bromo/nitrobenzen
Katalizator FeBr3 (bromowanie); H2SO4
(nitrowanie)
Przykład: reakcja uwodornienia
benzenu
l� 1. Napisać reakcję uwodornienia
benzenu, jaki związek powstaje w tej
reakcji; 2. wyjaśnić dlaczego benzen
ulega uwodornieniu znacznie trudniej niż
alkeny
Przykład: otrzymywanie benzenu
l� Napisać reakcję odwodornienia
odpowiedniego związku w celu
otrzymania C6H6
Przykład: homologi benzenu
l� Napisać wzory i nazwy (zwyczajowe i systematyczne)
najbliższych homologów benzenu zawierających grupy
metylową i etylową
l� Podać wzory i nazwy systematyczne orto-, meta- i
paraksylenów (izomery konstytucyjne)
l� Uogólnić powyższe przykłady ( alkilowe pochodne
benzenu; arylowe pochodne alkanów); podać wzór
grupy arylowej (C6H5-)
l� Podać wzory i nazwy nitro- i bromotoluenów; co
będzie produktem reakcji bromowania toluenu wobec
światła i wobec katalizatora FeBr3
3. Jednofunkcyjne związki
organiczne
l� Składają się z reszty węglowodorowej i
grupy funkcyjnej:
l� Fluorowce g.fluorowcowa (F, Cl, I, Br); RX
l� Tlen 1.g. hydroksylowa, wodorotlenowa
(-O-); ROH alkohole; ArOH fenole;
R1OR2 etery; 2. g. karbonylowa (O=C):
aldehydy (RCHO) i ketony (R1COR2);
3. g. karboksylowa, kwasy (RCOOH) i
estry (R1COOR2)
3. Jednofunkcyjne związki
organiczne
l� Azot 1. g. aminowa, RNH2 (aminy
I-rzędowe), R1NHR2 (II), R1NR2R3(III) ;
2. g. amidowa, RCONH2 (amidy I-
rzędowe), R1CONHR2 (II), R1CONR2R3 (III)
Przykład 3.1: fluorowcopochodne
l� Narysować wzory strukturalne i podać
nazwy wybranych fluorowcopochodnych
węglowodorów;
l� Jakie związki powodują niszczenie
warstwy ozonowej i jakie szkody
powoduje to w środowisku;
Chlorowcopochodne metanu
l� CH3Cl chlorometan
l� CH2Cl2 - dichlorometan
l� CHCl3 trichlorometan
l� CCl4 - tetrachlorometan
freony
l� grupa mieszanych halogenków metylu i etylu
l� najbardziej popularny - Freon 12
dichlorodiflourometan, CCl2F2
l� czynnik chłodzący, gaz nośny w aerozolach
obecnie niestosowany reagują z ozonem, O3
(odmiana alotropowa tlenu) występującym w
górnych warstwach atmosfery - dziura
ozonowa
Przykład 3.2.1: alkohole,
nazewnictwo, rzędowość
1. Podać nazwy systematyczne alkoholi
wywodzących się od metanu, etanu i
propanu;
2. Podać nazwy systematyczne wszystkich
alkoholi wywodzących się od propanu,
jaki jest to rodzaj izomerii;
3. Podać nazwy systematyczne wszystkich
alkoholi pochodzących od butanu;
zdefiniować rzędowość alkoholi;
Odp.1.
l� CH3OH - metanol
l� CH3CH2OH - etanol
l� CH3CH2CH2OH propan-1-ol
Odp.2. izomeria konstytucyjna,
położenia grupy funkcyjnej
l� Propan-1-ol
CH3CH2CH2OH - alkohol I-rzędowy
R - CH2 - OH
l� Propan-2-ol
CH3CH(OH)CH3 alkohol II-rzędowy
R2 CH OH
Odp.3.
l� CH3CH2CH2CH2OH butan-1-ol
l� CH3CH2CH(OH)CH3 butan-2-ol
l� (CH3)2CHCH2OH 2-metylopropan-1-ol
l� (CH3)3COH 2-metylopropan-2-ol-
alkohol III-rzędowy, R3 C OH
Przykład 3.2.2: alkohole,
wlaściwości fizyczne
l� Wyjaśnić rozpuszczalność 1-n-alkanoli w
wodzie i węglowodorach; uogólnić
podać regułę rozpuszczalności;
Przykład 3.2.3: alkohole,
wlaściwości chemiczne
l� Napisać reakcje charakterystyczne dla
alkoholi:
l� z sodem (Na), nazwać produkt reakcji, jakie
wiązanie ulega rozerwaniu; jaki jest odczyn
roztworu po hydrolizie produktu;
l� z HBr, HCl; jaki jest to rodzaj reakcji; jak zależy
szybkość tej reakcji od rzędowości alkoholu; czy
jest to zasada słuszna dla wszystkich reakcji
(porównać z reakcją z Na)
l� eliminacji wody
l� tworzenia eteru
Przykład 3.2.4: alkohole,
otrzymywanie
l� Wymienić podstawowe metody
otrzymywania alkoholi:
l� Hydroliza odpowiednich halogenków alkilów
(z wyjątkiem fluorków); (reakcja z wodnym
roztworem zasady)
l� Addycja wody do alkenów
l� Fermentacja alkoholowa glukozy (etanol)
3.3.aldehydy i ketony
l� Grupa karbonylowa - tlen związany z
atomem węgla wiązaniem podwójnym
(aldehydy ketony; kwasy karboksylowe, estry
amidy)
l� związki karbonylowe - duża reaktywność, wiązania C
= O: s - trwałe i p - nietrwałe; ze względu na różnicę
elektroujemności; C - 2,5 (d+); O - 3,5 (d-); wiązanie
spolaryzowane; odczynniki elektrofilowe(+)będą
atakować atom tlenu, a nukleofilowe (-) atom węgla;
atom tlenu posiada 2 wolne pary elektronowe-
wiązania wodorowe np. z alkoholami
3.3.1. Nazewnictwo aldehydów
l� Grupa aldehydowa (formylowa)
H - C = O
l� nazwy systematyczne: nazwa
węglowodoru + al.
l� Metanal - HCHO
l� etanal - CH3CHO
l� propanal - CH3CH2CHO
l� propenal - CH2=CHCHO
3.3.1.nazewnictwo ketonów
l� Dodanie do nazwy macierzystego
węglowodoru przyrostka - on i podanie
lokantu określającego położenie grupy
karbonylowej:
l� propanon - CH3COCH3
1 2 3 4 5
l� pentan-2-on: CH3COCH2CH2CH3
1 2 3 4 5
l� pentan-3-on: CH3CH2COCH2CH3
3.3.2.właściwości chemiczne
aldehydów i ketonów
l� Aldehydy
l� właściwości redukujące ( przemianie ulega grupa
funkcyjna, szkielet węglowy cząsteczki bez zmian):
l� próba Tollensa - aldehyd utlenia się do kwasu, a
tlenek srebra (I) zredukował do wolnego metalu
(wyrób luster i ozdób choinkowych)
l� próba Trommera - aldehyd - kwas, miedz(II) do
miedzi (I)
l� ketony nie wykazują właściwości
redukujących (konieczność rozerwania łańcucha
węglowego); można utlenić stosując mocne odczynniki
utleniające do odpowiednich kwasów
3.3.2.właściwości chemiczne
aldehydów i ketonów
l� Reakcja uwodornienia:
l� RCHO + H2 = R-CH2-OH ( alkohol I-
rzędowy)
l� R1COR2 + H2 = R1CHR2OH (alkohol II-
rzędowy
l� addycja alkoholi do wiązania C = O:
l� R1R2C=O + RO-H = R1R2COROH
(hemiacetal - związek nietrwały, istnieje w równowadze z macierzystym
aldehydem lub ketonem tylko w roztworze alkoholowym;ugrupowanie
hemiacetalowe -O-C-OH występuje w formie łańcuchowej glukozy)
3.3.3.otrzymywanie aldehydów i
ketonów
l� Utlenianie alkoholi (odpowiedni czynnik
utleniający):
l� CH3OH + O2 = HCHO + H2O (alkohol I-rzędowy +tlen z
powietrza + katalizator + temperatura)
l� CH3CHOHCH3 = CH3COCH3(alkohol II rzędowy + silniejszy
czynnik utleniający)
l� Reakcje odwodornienia alkoholi
(katalizator + wysoka temperatura):
l� RCH2OH = RCHO + H2 (I-rzędowy - aldehyd)
l� R1CHOHR2 = R1COR2 + H2 (II-rzędowy - keton)
3.3.4.aldehydy i ketony o
znaczeniu praktycznym
l� Aldehyd mrówkowy, formaldehyd, metanal -
HCHO;(produkcja: tworzyw sztucznych, żywic, klejów,
leków, środków ochrony roślin, materiałów
wybuchowych; 40% roztwór wodny formalina -
konserwacja preparatów biologicznych)
l� aldehyd octowy, etanal - CH3CHO (produkcja kwasu
octowego, leków, tworzyw sztucznych, środków
ochrony roślin)
l� aceton,propanon - CH3COCH3 (rozpuszczalnik do
farb i lakierów, produkcja tworzyw sztucznych,
środków ochrony roślin, leków)
3.3.5.aldehydy i ketony w
przyrodzie
l� Składniki olejków zapachowych
( geranial i neral - cytryna; wanilina -
wanilia; kamfora - żywica drzewa
kamforowego)
l� hormony ( estron, testosteron)
3.4.kwasy karboksylowe
l� Grupa karboksylowa: -COOH
l� ogólny wzór kwasu karboksylowego:
RCOOH (reszta węglowodorowa + grupa
karboksylowa)
l� rodzaje kwasów karboksylowych:
l� alifatyczne, nasycone i nienasycone (R =
alkil)
l� cykloalifatyczne (R = cykloalkil)
l� aromatyczne (R = Ar = aryl)
3.4.1.nazewnictwo kwasów
karboksylowych
l� Systematyczne:
l� I sposób: metan kwas metanowy
l� H-CH3 HCOOH
l� CH3-CH3 CH3-COOH (kwas etanowy)
l� grupę karboksylową zalicza się do szkieletu
węglowego i gdy potrzeba uzyskuje lokant 1)
l� II sposób: benzen kwas
benzenokarboksylowy (C6H5COOH)
l� grupa karboksylowa nie zalicza się do szkieletu
węglowego
3.4.1.nazewnictwo kwasów
karboksylowych
l� Zwyczajowe:
l� mrówkowy (metanowy, HCOOH)
l� octowy (etanowy, CH3COOH)
l� masłowy (butanowy, CH3CH2CH2COOH)
l� walerianowy ( pentanowy,
CH3(CH2)2COOH)
l� szczawiowy (etanodiowy, COOH-COOH)
l� benzoesowy (benzenokarboksylowy,
C6H5COOH)
3.4.2.właściwości fizyczne
kwasów karboksylowych
l� Temperatura wrzenia: rośnie ze
wzrostem długości łańcucha ( wiązania
wodorowe; z udziałem dwóch i wielu
cząsteczek kwasu)
l� Rozpuszczalność:
l� w wodzie - bez ograniczeń, metanowy -
butanowy; wyższe kwasy nierozpuszczalne;
3.4.3. Właściwości chemiczne
kwasów karboksylowych
l� Kwas octowy:
l� Odczyn roztworu wodnego ( kwaśny, r.
dysocjacji; stała dysocjacji K = 1,8 x 10-5;
słaby kwas):
l� CH3COOH CH3COO- + H+
l� silniejszy od węglowego:
l� CH3COOH + NaHCO3 = CH3COONa + CO2
+ H2O
3.4.3.właściwości chemiczne
kwasu octowego
l� Tworzenie soli (octany) - I.podstawienie
atomu wodoru w grupie karboksylowej:
l� Mg + 2 CH3COOH = (CH3COO)2Mg + H2
l� CuO + 2CH3COOH = (CH3COO)2Cu + H2O
l� NaOH + CH3COOH = CH3COONa + H2O
l� hydroliza octanów:
l� CH3COONa + H2O = CH3COOH + Na+ + OH-
(odczyn zasadowy)
3.4.3.właściwości kwasu
octowego
l� II. Podstawienie całej grupy OH:
l� reakcja estryfikacji :
l� CH3COOH + ROH = CH3COOR + H2O
l� reakcje tworzenia amidów ( np. z
amoniakiem - tworzenia amidu I-rzędowego:
l� CH3COOH + NH3 = CH3CONH2 (acetamid) +
H2O
3.4.3.właściwości chemiczne
kwasu octowego
l� III. Przemiana grupy karbonylowej, C=O
( redukcja kwasów karboksylowych):
l� uwodornienie do aldehydu, a następnie do
alkoholu:
l� RCOOH RCHO RCH2OH
3.4.3.właściwości chemiczne
kwasu octowego
l� IV. Podstawienie całej grupy
karboksylowej, COOH (dekarboksylacja
- zastąpienie wodorem):
l� kwasy jednokarboksylowe:CH3COONa +
NaOH = CH4 + Na2CO3
l� kwasy dikarboksylowe, np. malonowy:
COOHCH2COOH = CH3COOH + CO2
l� metabolizm glukozy w komórkach organizmów -
dekarboksylacja - wydychanie CO2
3.4.4.otrzymywanie kwasów
karboksylowych
l� Utlenianie aldehydów:
l� 2CH3CHO + O2 = 2CH3COOH
l� utlenianie alkoholi ( np.fermentacja
octowa):
l� CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
l� reakcja związków magnezoorganicznych
z CO2:
l� R-MgBr + CO2 = R-COO-MgBr = R-COOH
3.4.5.inne kwasy karboksylowe
l� Kwasy tłuszczowe (nazwa zwyczajowa) -
kwasy alkanowe o długich łańcuchach
węglowych występują w formie
związanej w tłuszczach;
l� np. kwas masłowy może powstawać w
wyniku hydrolizy tłuszczów wchodzących w
skład masła
l� kwas palmitynowy - CH3(CH2)14COOH i
stearynowy - CH3(CH2)16COOH - sole
sodowe-mydło, stan wolny, świece-stearyna
3.4.5.inne kwasy karboksylowe
l� Nienasycone kwasy alifatyczne:
l� kwas akrylowy (propenowy) -
CH2=CHCOOH (produkcja tworzyw
sztucznych i włókien syntetycznych)
l� kwas oleinowy (cis-oktadec-9-enowy, 18
atomów węgla, wiązanie podwójne między
9 i 10)- CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
18 10 9 1
występuje w formie związanej w olejach roślinnych, które są
podstawowym zródłem NNKT- organizm nie syntezuje tych kwasów,
muszą być dostarczone z pożywieniem-cis (trans szkodliwe)
3.4.5.inne kwasy karboksylowe
l� Kwasy aromatyczne:
l� kwas benzoesowy (benzenokarboksylowy) -
C6H5COOH(benzoesan sodu - środek
konserwujący - szkodliwy dla zdrowia)
l� kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy - herbicyd,
związek chwastobójczy
Cl O CH2 COOH
Cl
3.4.6.sole kwasów
karboksylowych
l� Kwas karboksylowy + metal/tlenek
metalu/wodorotlenek metalu = sól
l� zastosowanie:
l� benzoesan sodu - C6H5COONa -
konserwowanie przetworów owocowych i
warzywnych
l� sole sodowe kwasów tłuszczowych - mydła
(mieszanina soli sodowych wyższych kwasów
tłuszczowych + substancje zapachowe)
3.5.estry kwasów
karboksylowych
l� Kwas karboksylowy: RCOOH
l� ester kwasu karboksylowego: R1COOR2
l� grupa estrowa: -COO-
l� nazewnictwo:
l� HCOOCH3 - mrówczan metylu
l� CH3COOCH3 - octan metylu
l� CH3COOCH2CH3 - octan etylu
l� CH2=CH-COOCH3 - akrylan metylu ( ester
metylowy kwasu propenowego)
3.5.1.właściwości fizyczne
estrów
l� Na ogół ciecze trudno rozpuszczalne w wodzie, o
gęstości mniejszej od gęstości wody
l� przyjemny zapach, kwiatów i owoców (podstawowy
składnik substancji zapachowych wielu roślin):
l� maślan butylu - CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH3
zapach ananasa
l� octan izoamylu - CH3COOCH2CH2CH(CH3)2
zapach bananów
l� octan benzylu - CH3COOCH2C6H5 zapach
jaśminu
3.5.2.otrzymywanie estrów
l� Reakcja estryfikacji, kwas
karboksylowy + alkohol/fenol; przykład r.
kondensacji (produkt złożony z
fragmentów cząsteczek reagentów):
l� R1COOH + R2OH R1COOR2 + H2O
l� CH3COOH (kwas octowy) + CH3CH2OH
(etanol) CH3COOCH2CH3 (octan etylu) +
H2O
Jest to reakcja odwracalna: ester + woda = kwas karboksylowy +
alkohol/fenol
3.5.3.hydroliza estrów
l� Kwasowa ( z roztworami kwasów
nieorganicznych), odwrócenie reakcji
estryfikacji:
l� R1COOR2 + H2O + H+ R1COOH + R2OH
l� zasadowa (w środowisku zasadowym),
reakcja nieodwracalna:
l� R1COOR2 + Na+ + OH- R1COO- + Na+ +
R2OH
3.5.4.tłuszcze
l� Estry glicerolu (alkohol trójhydroksylowy)
i kwasów karboksylowych o długich
łańcuchach ( kwasów tłuszczowych)
CH2OCOR1
CH2OH
CHOCOR2
CHOH
CH2OH
CH2OCOR3
3.5.4.1.tłuszcze - właściwości
fizyczne
l� Stan skupienia - ciała stałe(nasycone,
zwierzęce), półstałe (maziste) lub oleiste
ciecze (nienasycone, roślinne)
l� rozpuszczalność - praktycznie
nierozpuszczalne w wodzie, słabo
rozpuszczalne w alkoholu etylowym, dobrze
rozpuszczalne w węglowodorach oraz
fluorowcopochodnych węglowodorów
( tłuszcze związki niepolarne)
3.5.4.2.właściwości chemiczne
tłuszczów
l� Hydroliza (jak inne estry, zasadowa -
zmydlanie):
l� tłuszcz (tristearynian glicerolu) + 3NaOH =
glicerol + mydło (sól sodowa kwasu
tłuszczowego-stearynowego)
l� utwardzanie (katalityczne uwodornienie
wiązań podwójnych):
l� tłuszcz nienasycony(trioleinian glicerolu) +
3H2 = tłuszcz nasycony (tristearynian
glicerolu)
3.5.4.3.tłuszcze - zastosowanie
l� Paliwa ekologiczne
l� Przemysł spożywczy - produkcja
margaryny - częściowe uwodornione
tłuszczów nienasyconych
l� farby olejne - oleje roślinne zawierające
reszty kwasowe o dużym stopniu
nienasycenia
3.6.związki organiczne zawierające azot ;
3.6.1.aminy ;3.6.2. amidy kwasowe
l� Aminy = pochodne amoniaku, w których
atomy H zastąpione zostały grupami
węglowodorowymi
l� aminy = reszta węglowodorowa + grupa
aminowa (-NH2)
l� aminy I-rzędowe (RNH2); II-rzędowe
(R1NHR2), III-rzędowe (R1NR2R3)
3.6.1.1.wzory i nazewnictwo
amin
l� Aminy I-rzędowe:
l� CH3NH2 - metanoamina (metyloamina)
l� CH3CH2NH3 - etanoamina (etyloamina)
l� CH3CH2CH2NH2 - propano-1-amina
(propyloamina); CH3CH(NH2)CH3 -
propano-2-amina
l� NH2CH2CH2NH2 - etano-1,2-diamina
l� C6H5NH2 - benzenoamina, fenyloamina,
anilina
3.6.1.1.wzory i nazwy amin
l� Aminy II-rzędowe:
l� CH3NHCH3 - dimetyloamina
l� CH3CH2NHCH3 - N-metyloetanoamina (N-
metyloetyloamina)
l� C6H5NHCH3 - N-metylobenzenoamina (N-
metylofenyloamina)
l� C6H5NHC6H5 - difenyloamina
3.6.1.1.wzory i nazwy amin
l� Aminy III-rzędowe:
l� CH3N(CH3)2 - trimetyloamina
l� CH3CH2CH2N(CH3)(C2H5) - N-etylo-N-
metylopropano-1-amina
l� C6H5N(C2H5)2- N,N-dietylobenzenoamina
(N,N-dietylofenyloamina)
l� N(C6H5)3- trifenyloamina
3.6.1.2.właściwości amin
l� Zasadowość amin (obecność wolnej
pary elektronowej na atomie N):
l� dysocjacja w roztworach wodnych:
l� RNH2 + H2O RNH3+ + OH-
l� reakcja z kwasami, sole:
l� CH3NH2 + HCl CH3NH3+Cl- (chlorek
metyloamoniowy)
3.6.1.3.otrzymywanie amin
l� Aminy alifatyczne:
l� halogenki alkilów + amoniak = mieszanina
amin I-, II- i III-rzędowych (rozdzielanie)
l� CH3Br + NH3 CH3NH2
l� CH3NH2 + CH3Br + NH3 (CH3)2NH
l� (CH3)2NH + CH3Br + NH3 (CH3)3N
l� aminy aromatyczne (np.redukcja
nitrobenzenu):
l� C6H5NO2 + 3H2 C6H5NH2(anilina) + H2O
3.6.1.4.aminy w przyrodzie
l� Aminokwasy ( grupy aminowe i
karboksylowe)
l� proste aminy powstają w wyniku
rozkładu bardziej złożonych związków
(np. zapach zepsutych śledzi powoduje
przede wszystkim trietyloamina)
l� alkaloidy - narkotyki
3.6.1.4. Aminy w przyrodzie -
alkaloidy
l� Związki pochodzenia roślinnego o charakterze
zasadowym, zawierające azot ( co najmniej 1 atom
N w formie grupy aminowej, najczęściej III-
rzędowej, będącej częścią pierścienia
heterocyklicznego)
l� np.nikotyna (liście tytoniu); morfina, kokaina;
heroina-pochodna morfiny;
l� substancje toksyczne w roślinach i grzybach
(muchomor sromotnikowy)
l� działanie znieczulające i przeciwbólowe (związki
syntetyczne - nie uzależniają tak jak narkotyki)
3.6.1.5.zastosowanie amin
l� Półprodukty w syntezach organicznych
( leki, środki ochrony roślin, tworzywa
sztuczne)
l� aminy aromatyczne - produkcja
barwników
3.6.2.amidy kwasowe
l� Pochodne kwasów
karboksylowych(RCOOH) grupa -OH
zastąpiona -NH2 (RCONH2-amid I-
rzędowy; R1CONHR2 - II-rzędowy;
R1CONR2R3 - III-rzędowy)
l� grupa amidowa: -C=O
N
3.6.2.1.wzory i nazwy amidów
l� Amidy I-rzędowe
l� HCONH2 - amid kwasu mrówkowego, formamid
l� CH3CONH2 - amid kwasu octowego, acetamid
l� C6H5CONH2 - amid kwasu benzoesowego,
benzamid
l� amidy II-rzędowe
l� CH3CONHCH3 - N-metyloacetamid
l� Amidy III-rzędowe
l� CH3CON(CH3)2 - N,N-dimetyloacetamid
3.6.2.2.właściwości acetamidu -
CH3CONH2
l� Fizyczne:
l� białe, krystaliczne ciało stałe, dobrze
rozpuszczalne w wodzie; odczyn roztworu
wodnego obojętny (wolna para elektronowa
atomu N oddziaływuje z elektronami grupy
karbonylowej - redukuje zasadowe
właściwości azotu)
3.6.2.2.właściwości acetamidu
l� Chemiczne:
l� hydroliza w środowisku kwaśnym i
zasadowym
l� CH3CONH2 + H2SO4 + H2O CH3COOH +
NH4HSO4
l� CH3CONH2 + NaOH CH3COONa + NH3
l� amidy II- i III-rzędowe hydrolizują z
utworzeniem kwasu karboksylowego i
odpowiedniej aminy I- lub II-rzędowej
3.6.2.3.otrzymywanie amidów
l� Reakcja kwasu karboksylowego z
amoniakiem + ogrzewanie soli
amonowej kwasu karboksylowego
(amidy I-rzędowe):
l� CH3COOH + NH3 CH3COONH4 (octan
amonu) CH3CONH2 (acetamid) + H2O
l� kwas karboksylowy + RNH2/R1NHR2
amidy II i III-rzędowe
Są to przykłady reakcji kondensacji
3.6.2.4.mocznik - karbonamid,
diamid kwasu węglowego
l� NH2CONH2 - biała, krystaliczna
substancja stała, dobrze rozpuszczalna
w wodzie; odczyn wodny obojętny (tak
jak inne amidy)
l� hydrolizuje w środowisku kwaśnym do
gazowego CO2 i jonów amonowych,
NH4+, a zasadowym do jonów CO3-2 i
gazowego amoniaku, NH3
3.6.2.5.biuret i reakcja biuretowa
l� Biuret (dwumocznik) powstaje w reakcji
kondensacji mocznika:
l� 2 NH2CONH2 NH2CONHCONH2 + NH3
Reakcja biuretowa - biuret reaguje w środowisku
kwaśnym z jonami Cu+2 tworząc związek kompleksowy o
różowofioletowym zabarwieniu; reakcja ta jest
charakterystyczna też dla innych związków zawierających
większą liczbę wiązań amidowych -CO-NH- (wiązania
peptydowe - wykrywanie białek)
3.6.2.6.mocznik - zastosowanie
l� Otrzymywanie mocznika na skalę
przemysłową: CO2 + 2NH3 NH2CONH2
+ H2O
l� zastosowanie: nawóz sztuczny, surowiec
do produkcji leków i tworzyw sztucznych
l� końcowy produkt metabolizmu białek w
organizmach ( wydalany z moczem)
4. Związki organiczne
wielofunkcyjne
l� Pochodne węglowodorów zawierające
dwie lub więcej grup funkcyjnych
l� nazwy związków wielofunkcyjnych:
l� główna grupa funkcyjna (karboksylowa,
estrowa, amidowa, aldehydowa i ketonowa)
l� pozostałe grupy funkcyjne - podstawniki
(fluorowce i grupy - nitrowa, aminowa,
hydroksylowa)
4.1.nazwy związków
wielofunkcyjnych
l� ClCH2COCH3 - chloropropanon
(chloroaceton)
l� NH2CH2CH2COOH - kwas 3-
aminopropanowy
l� ClCH2CH2OH - 2-chloroetanol
l� NH2CH2CH2CH2OH - 3-aminopropan-1-
ol
l� OHCH2CHO - hydroksyetanal
4.2.hydroksykwasy
l� Budowa cząsteczek hydroksykwasów -
związki organiczne zawierające grupy -
COOH i -OH
l� wzór ogólny hydroksykwasów: (OH)m -
R/Ar - (COOH)n
4.2.1.ważne hydroksykwasy
l� Kwas mlekowy: CH3CH(OH)COOH - kwas 2-
hydroksypropanowy
l� kwas salicylowy: OHC6H5COOH - kwas o-
hydroksybenzoesowy
l� kwas winowy: COOHCH(OH)CH(OH)COOH -
kwas 2,3-dihydroksybutanodiowy
l� kwas cytrynowy:
COOHCH2(OH)COOHCH2COOH - kwas 2-
hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy
4.2.1.1.kwas mlekowy
l� cząsteczka posiada asymetryczny atom
węgla (C-2, 4 różne podstawniki: COOH;
CH3; OH; H) jest cząsteczka chiralną;
kwas mlekowy posiada 2 enancjomery
(związki optycznie czynne):
l� prawoskrętny kwas (+) mlekowy
l� lewoskrętny kwas (-) mlekowy
4.2.1.1.kwas mlekowy
l� Wzory stereochemiczne obu
enancjomerów:
COOH COOH
CH3
CH3
C C
H OH
OH H
4.2.1.1.kwas mlekowy
l� Oba enancjomery tworzą się w wyniku
procesów zachodzących z udziałem
organizmów żywych:
l� prawoskrętny (+) - w mięśniach podczas
pracy fizycznej
l� lewoskrętny (-) - w procesie fermentacji
niektórych cukrów pod wpływem enzymów
wytwarzanych przez bakterie LA (kwaśne
mleko, kiszone ogórki, kapusta)
Syntetycznie można otrzymać tylko racemat -
równomolową mieszaninę obu enancjomerów
4.2.1.2.kwas salicylowy
l� Cząsteczka ma płaszczyznę symetrii (płaszczyzna
pierścienia benzenowego); jest achiralna; nie
występuje w formach czynnych optycznie
l� właściwości typowego kwasu karboksylowego (
odczyn wodny - kwaśny)
l� właściwości bakteriobójcze ( 2% roztwór w 70%
etanolu - spirytus salicylowy)
l� zastosowanie (leki) - pochodne - estry kwasu
salicylowego: salicylan metylu (leki
przeciwreumatyczne) i fenylu (leki przeciwbakteryjne)
oraz kwas acetylosalicylowy (aspiryna)
4.2.1.3.kwas winowy
l� Hydroksykwas dwukarboksylowy; występuje w
sokach wielu owoców; stosowany w przemyśle
spożywczym i gospodarstwie domowym
l� cząsteczka ma 2 asymetryczne atomy węgla -
2 centra chiralności
l� istnieją 3 różne cząsteczki kwasu winowego
(stereoizomery); 2 są odbiciami lustrzanymi i
tworzą parę enancjomerów; trzecia cząsteczka
jest achiralna (ma płaszczyznę symetrii) - jest
to przypadek diastereoizomerii
4.2.1.3.diastereoizomery kwasu winowego
l� Zależności konfiguracyjne stereoizomerów
kwasu winowego
COOH
HO
COOH
HO
H COOH
C C C
H
H
HO
I II III
HO
H
HO
C C C
COOH
COOH H
HO COOH
H
*przejście od jednego enancjomeru do drugiego (I i II) - zmiana konfiguracji na
przeciwną obu centrów chiralności (wszystkich); * zmiana konfiguracji tylko
jednego centrum chiralności ( nie wszystkich) - cząsteczka (forma mezo), która
nie jest odbiciem lustrzanym i nie jest taka sama jak wyjściowa - para
diastereoizomerów (I i II oraz II i III);
4.2.1.3.kwas winowy - właściwości fizyczne
stereoizomerów
l� Kwas winowy skręcalność T.top.
l� kwas (+) winowy +120 170 C
l� kwas (-) winowy -120 170 C
l� k. mezo-winowy 00 140 C
l� k.winowy racemi- 00 206 C
czny
4.3.aminokwasy, peptydy, białka
l� Białka - najważniejsza grupa związków
naturalnych, podstawowy budulec organizmów
żywych, uczestniczą w procesach
biochemicznych
l� związki złożone (masa cząsteczkowa do
41 000 000 u - białko wirusa mozaiki
tytoniowej), zbudowane z długich łańcuchów
reszt aminokwasowych połączonych
wiązaniami peptydowymi
l� w wyniku hydrolizy dają aminokwasy
4.3.1.aminokwasy
l� Związki dwu- lub wielofunkcyjne,
zawierają grupy karboksylowe (-COOH) i
aminowe (-NH2)
l� ogólny wzór (NH2)m - Z- (COOH)n (Z -
fragment węglowodorowy, może
zawierać także inne grupy funkcyjne)
4.3.1.1.wzory i nazwy
aminokwasów
l� Nazwy: dodanie przedrostka amino- do
nazwy macierzystego kwasu
l� najprostsze aminokwasy:
l� NH2CH2COOH - kwas aminooctowy, kwas
aminoetanowy, glicyna
l� NH2CH2CH2COOH - kwas 3-
aminopropanowy; CH3CH(NH2)COOH -
kwas 2-aminopropanowy
l� NH2C6H4COOH - kwas 2-aminobenzoesowy
4.3.1.2.właściwości kwasu
aminooctowego
l� biała, krystaliczna substancja, dobrze
rozpuszczalna w wodzie
l� odczyn roztworu wodnego - obojętny (sól
wewnętrzna - zobojętnienie grupy
kwasowej przez grupę aminową)
NH2CH2COOH NH3+CH2COO- K=104
Glicyna (Gly) występuje niemal w całości w formie soli
wewnętrznej (wysoka temperatura topnienia - 240C)
4.3.1.2.właściwości aminokwasów - kwas
aminooctowy
l� Związki amfoteryczne, reagują z
kwasami i zasadami:
NH3+COO- + H+ NH3+COOH
NH3+CH2COO- + OH- NH2CH2COO- + H2O
4.3.1.2.właściwości
aminokwasów
l� Jedna z najważniejszych reakcji:
kondensacja aminokwasów z
utworzeniem dipeptydów:
O H
H2N CH C + N CH COOH
R1 OH H R2
NH2CH(R1) CO NH CH(R2)COOH + H2O
wiązanie/grupa peptydowa
4.3.1.3.aminokwasy białkowe
l� Nazwy zwyczajowe i symbole:
l� glicyna (Gly) - NH2CH2COOH
l� alanina (Ala) - NH2CH(CH3)COOH
l� seryna (Ser) - NH2CH(CH2OH)COOH
l� cysteina(Cys) - NH2CH(CH2SH)COOH
l� lizyna (Lys) - NH2CH(C4H8NH2)COOH
l� aspargina (Asn) -
NH2CH(CH2CONH2)COOH
4.3.1.3.1.budowa aminokwasów
białkowych
l� duża różnorodność - związki alifatyczne,
aromatyczne, heterocykliczne; mogą
zawierać więcej niż jedna grupę
karboksylową i aminową oraz inne grupy
funkcyjne (OH; SH; CONH2)
l� wspólny element - jedna grupa NH2 jest
zawsze związana z tym samym atomem
węgla, z którym związana jest grupa
COOH oraz atom H - atom węgla a
a- aminokwasy
4.3.1.3.2. Czynność optyczna
aminokwasów białkowych
l� W cząsteczce asymetryczny atom C (oprócz
glicyny) - jedno centrum chiralności
l� aminokwasy otrzymane przez hydrolizę białek
są zawsze czynnie optycznie; z różnych białek
wyodrębnia się zawsze jeden i ten sam
enancjomer danego aminokwasu; konfiguracja
grup związanych z atomem węgla a jest dla
wszystkich aminokwasów białkowych taka
sama - oznacza się umownie literą L,
przeciwną D (np.L-tyrozyna jest gorzka, a D-słodka)
Aminokwasy białkowe są L-a-aminokwasami
4.3.2.peptydy
l� Aminokwasy dipeptydy ( 2 reszty
aminokwasowe) polipeptydy
białka (ponad 100 reszt
aminokwasowych)
l� peptydy o dużym znaczeniu
biologicznym:
l� glutation, Glu-Cys-Gly ( 3 aminokwasy -
kwas glutaminowy + cysteina + glicyna),
obecny w większości żywych komórek
Biochemiczna notacja białek: L-strona: symbol aminokwasu z wolną
grupą NH2; P-strona: wolna grupa COOH
4.3.2.peptydy
l� Peptydy o dużym znaczeniu
biologicznym lub praktycznym:
l� insulina - hormon regulujący gospodarkę
cukrami w organizmie
l� penicylina - antybiotyk, zakażenia
bakteryjne
l� aspartam (nazwa handlowa) - środek
słodzący, w organizmie ulega hydrolizie do
naturalnych aminokwasów
4.3.3.białka
l� Aańcuchy polipeptydowe zaliczane do
polimerów ( złożone z różnych
elementów-reszt aminokwasowych,
połączonych tak samo - wiązaniami
peptydowymi)
4.3.3.1.budowa białek
l� Pełne zrozumienie właściwości i funkcji
biologicznej:
l� Struktura pierwszorzędowa -
sekwencja/kolejność reszt
aminokwasowych w łańcuchu
polipeptydowym
l� s.drugorzędowa - układ przestrzenny
łańcuchów polipeptydowych wynikający z
występowania wiązań wodorowych ( między
H grupy aminowej i O grupy karbonylowej)
4.3.3.1.budowa białek
l� s. drugorzędowa ( a- kształt prawoskrętnej
linii śrubowej/heliks i b - struktura
pofałdowanej kartki)
l� s.trzeciorzędowa - opisuje układ przestrzenny
zwiniętego w heliks łańcucha peptydowego;
związana jest z oddziaływaniami bocznych
grup aminokwasów oraz wiązaniami, które
mogą tworzyć się między nimi (1. mostki
disiarczkowe: wiązania S-S; np.łączą 2 łańcuchy
peptydowe w cząsteczce insuliny; 2. oddziaływania
hydrostatyczne między NH3+ i COO- )
4.3.3.1.budowa białek
l� s. czwartorzędowa - mają cząsteczki
zbudowane z większej liczby łańcuchów
polipeptydowych połączonych w układ
przestrzenny za pomocą różnych wiązań i
oddziaływań (struktura znana tylko dla
niektórych białek, np.białko hemoglobiny
krwi - 4 łańcuchy polipeptydowe)
1. Budowa przestrzenna białek jest
odpowiedzialna za ich funkcje biologiczne
2. Białka - najbardziej złożone związki
występujące w przyrodzie
4.3.3.2.właściwości fizyczne
białka
l� rozpuszczalność w wodzie - roztwór koloidalny
( przyczyna: duży rozmiar cząsteczek białka oraz
oddziaływania solwatacyjne z cząsteczkami wody -
każda cząsteczka białka jest otoczona cząsteczkami
wody związanymi z nią wiązaniami wodorowymi -
otoczka solwatacyjna)
l� wysolenie białka - strącenie z roztworu po dodaniu
roztworu mocnego elektrolitu (zniszczenie otoczki
solwatacyjnej - jony elektrolitu są silniej solwatowane
przez cząsteczki wody); proces odwracalny (struktura
przestrzenna białka nie ulega naruszeniu), białko
można ponownie rozpuścić;
4.3.3.2.właściwości fizyczne
białka
l� Denaturacja białka - strącenie z roztworu w
sposób nieodwracalny ( pod wpływem: soli
metali ciężkich, mocnych kwasów,
reaktywnych związków organicznych,
np.aldehydu mrówkowego; przyczyna:
zniszczenie przestrzennej budowy białka -
rozerwanie wiązań wodorowych i innych
oddziaływań wiążących łańcuchy
polipeptydowe)
denaturacja nie zmienia budowy chemicznej białka, tylko
budowę przestrzenną - białko nie spełnia funkcji
biologicznych
4.3.3.3.właściwości chemiczne
białka
l� Hydroliza - w środowisku kwaśnym lub
zasadowym - rozerwanie łańcucha
polipeptydowego z utworzeniem
aminokwasów wchodzących w skład
białka ( zachodzi w przewodzie pokarmowym
w procesie trawienia, uwolnione aminokwasy
organizm wykorzystuje do syntezy własnych
białek; hydrolizat białkowy - przemysł
spożywczy)
4.3.3.3.właściwości chemiczne
białka
l� Wykrywanie białek:
l� reakcja ksantoproteinowa - nitrowanie
pierścienia aromatycznego w reszcie
aminokwasu tyrozyny - zółte zabarwienie
zmieniające się w pomarańczowe pod
wpływem amoniaku
l� reakcja biuretowa - r. kompleksowania
jonów Cu+2 przez wiązania peptydowe
( grupy-CO-NH-) - różowofioletowe
zabarwienie po dodaniu roztworu jonów miedzi (II)
4.4.cukry
l� Cukry, sacharydy, węglowodany - trzecia podstawowa
grupa naturalnych związków organicznych (obok
tłuszczów i białek)
l� cząsteczki zbudowane z C, H i O ( w podstawowych
cukrach w stosunku 1:2:1 (na 1 atom C przypada 1
cząsteczka wody - węglowodany)
l� 3 główne grupy:
l� cukry proste (jednocukry, monosacharydy)
l� dwucukry (disacharydy - 2 cząsteczki jednocukrów)
l� wielocukry (polisacharydy - od kilkudziesięciu do wielu tysięcy
cząsteczek jednocukrów)
4.4.1.cukry proste
l� Glukoza (cukier gronowy):
l� występuje w 2 odmianach izomerycznych:
a- i b-glukoza ( jedyna różnica - odmienna
konfiguracja podstawników atomu węgla C-
1 (anomeryczny atom węgla)
6 CH2OH
H 5 O
H
O OH
H
a-glukoza 4 OH H 1 b- glukoza 1
OH OH
3 2 H
H OH

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
chemia organiczna2
chemia organiczna
chemia organiczna octan etylu
chemia organiczna W 2
Chemia organiczna wykład 14
Chemia organiczna wykład 9
Chemia organiczna
Chemia organiczna wykład 13
Chemia organiczna V

więcej podobnych podstron