2011-11-22
Chemia II
Wykład
Organiczne zwiÄ…zki tlenu
Grupy funkcyjne zawierajÄ…ce tlen
-OH hydroksylowa R-OH alkohole -ol
=O H-COR aldehydy  al
R  CO  R ketony - on
R-O-R - etery
-COOH karboksylowa kwasy karboksylowe
1
2011-11-22
Kwasy organiczne
Kwasy karboksylowe
O
O
R C
C
OH
OH
kwasy karboksylowe grupa karboksylowa
Podział kwasów
" alifatyczne
jedno- i wielokarboksylowe
nasycone i nienasycone
" aromatyczne
jedno- i wielokarboksylowe
" z dodatkowymi grupami funkcyjnymi
aminokwasy
hydroksykwasy
2
2011-11-22
Grupy główne wg malejącego
pierwszeństwa
" kwasy karboksylowe -COOH
" bezwodniki kwasowe
" estry
" halogenki kwasowe
" amidy
" nitryle
" aldehydy
" ketony
" alkohole
" fenole
" tiole
" aminy
" iminy
Nazewnictwo kwasów
Kwasy monokarboksylowe
kwas (węglowodór)  owy
Kwas metanowy
Kwas etanowy
numeracja łańcucha - od grupy karboksylowej
3
2011-11-22
Nazewnictwo kwasów
Wzór zwyczajowa Systematyczna
HCOOH Kwas mrówkowy Kwas metanowy
CH3COOH Kwas octowy Kwas etanowy
CH3CH2COOH Kwas propionowy Kwas propanowy
CH3 (CH2)2 COOH Kwas masłowy Kwas butanowy
CH3CH2COOH Kwas izomasłowy Kwas 2-metylo
propanowy
CH2
CH3 (CH2)14 COOH Kwas Kwas
palmitynowy heksadekanowy
CH3 (CH2)16 COOH Kwas sterynowy Kwas oktadekanowy
Właściwości fizyczne
1. Stan skupienia
C1 - C11 ciecze
> C12 ciała stałe
2. Rozpuszczalność w wodzie
C1  C4 dobrze rozpuszczalne w wodzie
Rozpuszczalność maleje ze wzrostem długości
niepolarnego łańcucha
3. Niższe  ostry zapach i kwaśny smak
Bardziej lotne  butanowy, pentanowy
 przykry zapach zjełczałych tłuszczów
Zapach zanika ze wzrostem masy czÄ…steczkowej
4
2011-11-22
Otrzymywanie kwasów
Utlenianie aldehydów
O
R C O R C
OH
H
Utlenianie ketonów
CH  CH2-CO- CH2  CH3 CH  CH2-COOH
3 3
+ CH  COOH
3
mieszanina kwasów  propionowy i octowy
reakcje kwasów monokarboksylowych
O
R C
OH
grupa hydroksylowa  OH
tendencje do odszczepiania H+
powstaje jon karbonylowy  COO-
grupa karbonylowa - C=O
brak normalnej reaktywności
5
2011-11-22
reakcje kwasów karboksylowych
Dysocjacja
R-COOH R COO- + H+
R-COOH + H2O R COO- + H3O +
Kwasy słabe
reakcje kwasów karboksylowych
Reakcje z wodorotlenkami metali I grupy
R-COOH R COO- + H+
R-COOH + NaOH R COONa + H2O
Sól  metanan  mrówczan
etanan  octan, etc.
Sole hydrolizujÄ…
6
2011-11-22
reakcje kwasów karboksylowych
Reakcje grupy karbonylowej
Reakcja estryfikacji
R-CO-OH + H-O-R1 R CO-O-R1 + H2O
Kwas + alkohol ester
reakcje kwasów karboksylowych
Reakcje podstawienia grupy hydroksylowej
3 R-CO-OH + PCl3 3 R CO-Cl + H3PO4
Kwas chlorek kwasowy
R-CO-OH + NH3 R CO-ONH4
Kwas sól amonowa
R CO-ONH4 R CO-NH2 + H2O
amid kwasu
7
2011-11-22
Właściwości chemiczne kwasów
reakcje kwasów karboksylowych
Kwas metanowy (mrówkowy)  wyjątek
Pozostałe  odporne na utlenianie
Kwasy monokarboksylowe  odporne na redukcjÄ™
- tylko redukcja elektorlityczne
Kwas mrówkowy: H-CO-OH - właściwości
redukujÄ…ce
HCOOH + ½ O2 H2CO3 CO2 + H2O
Właściwości chemiczne kwasów
reakcje kwasów karboksylowych
Kwas etanowy (octowy)
Ciecz  ostry zapach
Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie
Otrzymywany w procesie fermentacji
rozcieńczonych roztworów etanolu
CH3-CH2- OH + O2 CH3 -COOH + H2O
Tlen z powietrza + bakterie i grzyby
8
2011-11-22
Właściwości kwasów
Kwas butanowy  masłowy  jełczenie masła
Wyższe kwasy tłuszczowe
Składniki tłuszczów roślinnych i zwierzęcych
Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie
Kwasy nienasycone
Mocniejsze od nasyconych
Tym mocniejsze
im wiązanie podwójne bliżej grupy karboksylowej
CH2=CH-COOH kwas propenowy (akrylowy)
Tak jak związki o wiązaniach podwójnych 
polimeryzuje
9
2011-11-22
Kwasy nienasycone
Polimeryzacja kwasu akrylowego
n H2C CH CH2 CH
* *
COOH COOH
Zastosowanie polimeru
 pokosty, kleje do szkła warstwowego
Kwasy nienasycone
kwasu metakrylowy
H2C C COOH
CH3
Ester: metakrylan metylu
H2C C COOCH3
CH3
A
atwiejsza polimeryzacja
10
2011-11-22
Alifatyczne kwasy dikarboksylowe
2 grupy karboksylowe
HOOC-(CH2)n-COOH
Krystaliczne ciała stałe
Lepsza dysocjacja niż monokwasy
Alifatyczne kwasy dikarboksylowe
wzór Nazwa Nazwa
zwyczajowa: systematyczna
kwas Kwas:
HOOC-COOH szczawiowy etanodiowy
HOOC-CH2-COOH malonowy propanodiowy
HOOC-(CH2)2-COOH bursztynowy butanodiowy
HOOC-(CH2)3-COOH glutarowy pentanodiowy
HOOC-(CH2)4-COOH adypinowy heksanodiowy
11
2011-11-22
Alifatyczne kwasy dikarboksylowe
HOOC-COOH szczawiowy  di-etanowy
H2C2O4 (COOH)2
Posiada właściwości redukujące
(inne kwasy dikarboksylowe  nie)
HOOC-COOH + ½ O2 2 CO2 + H2O
Reakcja z KMnO4
Aromatyczne kwasy karboksylowe
Grupa karboksylowa
 związana z węglem pierścienia aromatycznego
Substancje stałe, dość dobrze rozpuszczalne w
gorÄ…cej wodzie
W roztworach zasad  tworzÄ… sole
O O
C + NaOH C + 2 H2O
OH ONa
wyższy stopień dysocjacji niż alifatyczne
12
2011-11-22
Aromatyczne kwasy karboksylowe
TworzÄ… estry z alkoholami
 wobec jonów wodoru jako katalizatora
COOH + HO C2H5 COO C2H5 + H2O
wyższy stopień dysocjacji niż alifatyczne
COOH COOH
OH OCOCH3
Kwas salicylowy kwas acetylosalicylowy
(o-hydroksybenzoesowy) (aspiryna)
13
2011-11-22
Aromatyczne kwasy karboksylowe
Kwasy z grupą karboksylową w łańcuchu bocznym
pierścienia aromatycznego
Kwas migdałowy
Kwas cynamonowy
Aromatyczne kwasy polikarboksylowe
Kwasy dikarboksylowe  ftalowe
COOH
COOH
COOH
COOH COOH
COOH
Kwas:
ftalowy izoftalowy tereftalowy
benzeno-1,2 benzeno-1,3- benzeno-1,4-
-dikarboksylowy -dikarboksylowy -dikarboksylowy
14
2011-11-22
Reakcje kopolimeryzacji
COOH
O O
+ HO CH2 CH2 OH H2C O C C O CH2 *
*
n
COOH
Kwas tereftalowy i glikol etylenowy
Poliester
Politereftalan etylu PET
Występowanie i znaczenie
Substancje naturalne
Częściej estry i amidy
Bardziej rozpowszechnione
 o parzystej liczbie atomów C
15
2011-11-22
Zastosowanie
Mrówkowy  syntezy organiczne, konserwacja
Octowy  przemysł spożywczy
- synteza (np. produkcja leków  aspiryny)
- tworzywa sztuczne  octan celulozy
Szczawiowy  odbarwianie, farbiarstwo
Benzoesowy i salicylowy
 konserwanty żywności
- produkcja leków
16