Химия.1стом.6.Карбоновые кислоты

1.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
(карбоксильные производные)
1

2.

• Классификация:
- алифатические КК (предельные и непредельные)
- ароматические КК
- гетероциклические КК
-монокарбоновые кислоты (одноосновные)
- дикарбоновые (двухосновные)
-поликарбоновые
C
O
OH
Содержат карбоксильную группу,
связанную с алкильной или арильной группой
2

3.

Предельные монокарбоновые кислоты CnH2n+1COOH
Номенклатура
H C
O
метановая
муравьиная кислота
HCOO-
формиат
этановая
уксусная кислота
CH3COO-
ацетат
OH
CH3COOH
CH3CH2COOH
пропионовая кислота
CH3CH2COO-
CH3CH2CH2COOH
масляная кислота
CH3CH2CH2COO-
CH3(CH2)3COOH
валериановая
CH3(CH2)3COO-
валерат
CH3(CH2)4COOH
капроновая
CH3(CH2)4COO-
капроат
пропионат
бутират
3

4.

CH3(CH2)10COOH
лауриновая кислота
CH3(CH2)14COOH
пальмитиновая кислота
CH3(CH2)16COOH
стеариновая кислота
Изомерия:
CH3CH2CHCOOH
CH3
-метилмасляная кислота
CH3CHCH2COOH
CH3
-метилмасляная кислота
(изовалериановая)
2-метилбутановая кислота
4

5.

Строение карбоксильной группы
Группа плоская
lC=O = 0,124 нм
lC-O = 0,131нм
lO-H = 0,095 нм
Сдвиг электронов к карбонильному атому кислорода
приводит к некоторому гашению положительного заряда
на атоме углерода, поэтому группа С=О в кислотах
не склонна к реакциям присоединения.
Поскольку электронная плотность на атоме
кислорода ОН-группы уменьшается, связь О-Н ослабевает,
И атом водорода легко отщепляется.
5

6.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
1. Кислотность
R COO
R COOH + H2O
Ka =
+
[RCOO ][H3O ]
Ka
-
+ H3O
.
HCOOH
= 2 10-4
[RCOOH]
Ka
..
O
R C ..
O
..
O
R
C
+
.
CH3COOH
= 1,76 10
-5
1/2-
1/2O
6

7.

Солеобразование
Кислоты образуют соли с однозарядными, двухзарядными
и трёхзарядными ионами металлов:
O
O
R C
+ NaOH
OH
R C
+ H2O
ONa
7

8.

2. Реакции нуклеофильного замещения
в карбоксильной группе -получение функциональных производных карбоновых кислот (OH-группа
замещена на группы NH2, OR, OC(O)R, Cl).
Все они содержат ацильную группу
R C
O
ацильная группа
ФПКК можно превращать друг в друга, а гидролизом снова превратить в кислоту.
8

9.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ
КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ФПКК)
9

10.

I. Сложные эфиры
R C
эфиры - жидкости
н/р в воде
d<1
фруктовый запах
O
OR'
ПОЛУЧЕНИЕ:
1). Реакция этерификации
+
R C
O
H
+
OH
Катализаторы:
H2SO4 (конц.),
HCl (сухой газ)
R'OH
R C
O
+
H2O
OR'
Минеральные кислоты ускоряют прямую и обратную реакции,
протонируя кислород карбонильной группы и тем самым
увеличивая склонность углерода карбонильной группы
к присоединению нуклеофила.
Процесс равновесный.
Для смещения равновесия: избыток спирта; удаление H2.O
Опыты с кислотой, меченой по 18O, показали,
что в составе H2O18 выделяется OH-группа кислоты.
По реакционной способности:
первичный спирт > вторичный спирт > третичный спирт
10

11.

II. Хлорангидриды
O
R C
Cl
ПОЛУЧЕНИЕ:
1) Из кислот:
CH3
C
O
OH
CH3
C
O
+
PCl5
пятихлористый
фосфор
+
OH
COCl2
фосген
C
O
+
POCl3
+
CO2
Cl
CH3
C
O
Cl
+
HCl
+
HCl
SO2
+
O
O
C
C
OH
CH3
+
SOCl2
Cl
+
HCl
тионилхлорид
11

12.

III. Ангидриды
R C O C R
O
жидкости с резким запахом,
перегоняются без разложения
O
ПОЛУЧЕНИЕ:
1)
CH3
C
O
+
CH3
C
C O
кетен
(CH3CO)2O + NaCl
ONa
Cl
2) CH2
O
+
CH3
C
O
(CH3CO)2O
OH
Кетен получают высокотемпературной дегидратацией
уксусной кислоты или пиролизом ацетона
12

13.

IV. Амиды
R C
O
NH2
ПОЛУЧЕНИЕ:
Из аммонийных солей карбоновых кислот:
R C
O
2200C
ONH4
в токе NH3
R C
O
+
H 2O
NH2
13

14.

Липиды
содержатся в животных и растительных
тканях
Большая группа соединений, содержащих в
своем составе сложно-эфирную связь,
нерастворимых в воде и выполняющих в
организме ряд важных функций
14

15.

Структурные компоненты липидов
• СПИРТЫ
• ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
• другие вещества
15

16.

Липиды
простые
СПИРТЫ
ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КК
сложные
СПИРТЫ
ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КК
другие вещества
16

17.

спирты
• высшие одноатомные (С16 и более)
• трёхатомный спирт глицерин
CH2 OH
HO CH
CH2 OH
• двухатомный спирт сфингозин
CH3 (CH2)12 CH CH CH CH CH2OH
OH NH2
транс17

18.

Простые липиды
• воски
• жиры и масла
• церамиды
• стериды
18

19.

ВОСКИ
- сложные эфиры высших жирных кислот и
высших одноатомных спиртов:
R1 O C R2
O
19

20.

жиры и масла (триацилглицерины)
- сложные эфиры глицерина и высших
жирных КК
R2
O
O
CH2 O C R1
C O CH
O
CH2 O C R3
- простые (R1=R2=R3)
- смешанные
20

21.

церамиды
- N-ацилированные производные спирта
сфингозина
21

22.

стериды
- сложные эфиры высокосмолекулярного
циклического спирта стерола и
высокомолекулярной КК
22

23.

жиры и масла
O
CH2 OH
HO C R1
O
CH OH + HO C R2
O
HO C R3
CH2 OH
t0
O
CH2 O C R1
O
CH O C R2
O
CH2 O C R3
23

24.

O
CH2 O C C17H35
O
CH O C C17H35
O
CH2 O C C17H35
тристеарин
(тристеароилглицерин)
O
CH2 O C C17H33
O
CH O C C17H33
O
CH2 O C C17H33
триолеин
(триолеилглицерин)
24

25.

O
CH2 O C C17H33
O
CH O C C15H31
O
CH2 O C C17H35
1-олео-2-пальмитостеарин
(1-олеоил-2-пальмитоил-3-стеароилглицерин)
25

26.

Высшие непредельные кислоты
Т.н.
C17H33COOH
Олеиновая
Название
кислотного остатка
Олеат
C17H31COOH
Линолевая
Линолят
C17H29COOH
Линоленовая Линоленат
26

27.

химические свойства
- гидрогенизация
O
CH2 O C C17H33
O
CH O C C17H33
O
CH2 O C C17H33
t0
+ 3H2
kat
O
CH2 O C C17H35
O
CH O C C17H35
O
CH2 O C C17H35
27

28.

- непредельные кислоты в составе жира обесцвечивают
раствор KMnO4, вступают в реакции присоединения,
например, галогенов
• Иодное число – мера ненасыщенности
триацилглицеринов. Оно соответствует массе (г)
иода, которое может присоединиться к 100 г
вещества.
жир
сливочное масло
жир человека
подсолнечное масло
иодное число
30
64
130
28

29.

- гидролиз жира
O
CH2 O C C17H35
O
CH O C C17H35 + 3NaOH
O
CH2 O C C17H35
CH2 OH
CH OH
+ 3C17H35COONa
CH2 OH
29

30.

- акролеиновая проба
CH2 OH
H
0
t
CH OH
CH2 OH
O
C
CH
CH2
30

31.

Биологическая роль жиров
• Энергетическая
• Структурная
• Резервная
• Механическая защита внутренних органов
от повреждений
• Термоизоляционная
• Источник эндогенной воды
• Растворяют жирорастворимые витамины
(A,D,E,K)
31

32.

Сложные липиды
• Фосфолипиды
• Сфинголипиды
• Гликолипиды
32

33.

Фосфолипиды
- липиды, при гидролизе отщепляющие
фосфорную кислоту
Глицерофосфолипиды - сложные эфиры
глицерина с высшими жирными кислотами
и фосфорной кислотой.
В состав фосфолипидов входят также
азотсодержащие соединения, такие как
холин, этаноламин или серин.
33

34.

• Глицерофосфолипиды – главные
липидные компоненты клеточных
мембран. Они сопутствуют жирам в пище
и служат источником фосфорной кислоты,
необходимой для жизни человека.
34

35.

• Глицерофосфолипиды являются
производными фосфатидной кислоты. В их
состав входят глицерин, жирные кислоты,
фосфорная кислота и обычно
азотсодержащие соединения.
R2
O
O
CH2 O C R1
C O CH
O
CH2 O P OH
OH
фосфатидная кислота
35

36.

глицерофосфолипид
R2
O
CH2 O C R1
O
O
C O CH
CH2 O P O R3
O
Как правило, в положении 1 – остаток насыщенной, а в положении 2 – остаток
ненасыщенной кислоты
36

37.

R3
HOCH2
NH2
CH COOH
HO CH2 CH2 NH2
серин
фосфатидилсерин
этаноламин фосфатидилэта-
+
HOCH2CH2N(CH3)3
холин
ноламин (кефалин)
фосфатидилхолин
(лецитин)
OH
инозит
фосфатидилинозитол
HO
OH
HO
OH
OH
37

38.

O
CH2 O C R1
O
+
+ HOCH2CH2N(CH3)3
CH O C R2
- H2O
O
CH2 O P O H
O-
O
CH2 O C R1
.
O
CH O C R2
O
+
OCH
CH
N(CH
CH2 O P
2
2
3)3
O-
лецитин
Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают
полярными свойствами. При помещении
глицерофосфолипидов в воду в истинный раствор
переходит лишь небольшая их часть, основная же
масса липидов находится в виде мицелл.
38

39.

Биологическая роль фосфолипидов
• Структурная - входят в состав клеточных
мембран
• Повышают растворимость холестерина и
способствуют его выведению из организма
• Препятствуют синтезу жира в печени
39