C10 a více, aromatické - pevné látky, bez zápachu, nerozpustné ve vodě
v kapalném stavu vytváří molekuly karboxylových kyselin vodíkové můstky -vysoké teploty varu
CHEMICKÉ VLASTNOSTI
určeny především karboxylovou skupinou - kyselé vlastnosti, substituent II. řádu
hydroxylová skupina je kyselejší v důsledku přítomnosti karbonylu (s -I efektem)
ve vodě disociuje na karboxylátový anion RCOO- ve kterém jsou oba kyslíkové atomy rovnocenné, každý z nich nese polovinu záporného náboje a vazby C-O mají charakter 1,5násobné vazby
karboxylové kys. jsou slabé kyseliny (slabší než anorganické)
sílu kyseliny ovlivňuje charakter uhlovodíkového zbytku a indukční efekt, který vyvolává - (př. alkyl - +I efekt - snižuje sílu kyseliny (kyselina s kratším řetězcem silnější))
sílu kyselin zvyšuje také přítomnost dvojné vazby, aromatické jádro v blízkosti karboxylové skupiny, nebo také substituent s –I efektem
soli a estery kyseliny fumarové se nazývají fumaráty
do potravin jako regulátor kyselosti
v šumáku
Kyselina maleinová (izomerní k trans-fumarové)
výroba plastů
Kyselina ftalová (benzen-1,2- dikarboxylová)
pevná krystalická látka
výroba barviv, indikátorů (např. fenolftaleinu), syntetických pryskyřic
použití esterů při měkčení plastů
Kyselina tereftalová
výroba syntetických vláken - (polyester, PET)
FUNKČNÍ DERIVÁTY KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
vznikají náhradou karboxylové skupiny za jinou skupinu
SOLI KARBOXYLOVÝCH KYSELIN
vznikají náhradou kyselého atomu H atomem kovu
kyseliny s více skupinami –COOH mohou vytvářet hydrogensoli (např. octan sodný CH3COONa)
sodné a draselné soli vyšších MK – mýdla
příprava:
reakce karboxylových kyselin s hydroxidem
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
reakce karboxylové kyseliny s uhličitanem kovu
CH3COOH + Na2CO3 → CH3COONa + CO2 + H2O
reakce karboxylové kyseliny s neušlechtilým kovem (ušlechtilý by nevytlačil H)
CH3COOH + Zn --> (CH3COO)2Zn +H2
alkalická hydrolýza lipidů – výroba mýdel
příklady:
Octan hlinitý (CH3COO)3Al - v lékařství na otoky
Octan železitý (CH3COO)3Fe, octan chromitý (CH3COO)3Cr - k barvení tkanin
Octan sodný (CH3COO)Na, octan draselný (CH3COO)K - katalyzátory při syntéze organických kyselin z aromatických aldehydů
Benzoan sodný - konzervační prostředek
ESTERY
vznikají náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině za skupinu –OR
většinou kapalné (výjimečně pevné), nerozpustné ve vodě
řada z nich má charakteristickou vůni, častou jsou součástí přírodních esencí a estery vyšších MK (palmitové, stearové) a glycerolu jsou součástí tuků a olejů
využití: v potravinářství, při výrobě voňavek, jako vonné a chuťové přísady (esence)
příprava:
esterifikace: reakce karboxylové kyseliny s alkoholem
příklady:
ethylacetát (CH3COOCH2CH3) (-odlakovač) a butyl acetát (CH3COOCH2(CH2)2CH3) - rozpouštědla
vinylacetát (CH3COOCH = CH2) - k výrobě polyvinylacetátu (výroba nátěrových hmot, lepidel), výroba gramofonových desek
AMIDY
vznikají náhradou skupiny – OH v karboxylové skupině aminoskupinou – NH2 a jejich deriváty
kapalné nebo krystalické látky, mají vysokou teplotu tání a varu (díky přítomnosti vodíkových vazeb)
reakce sodných solí kyselin s trichloridem kyseliny fosforečné (fosforylchlorid)
RCOONa + POCl3 -> RCOCl + Na3PO4
NITRILY
mají ve svých molekulách funkční skupinu -C≡N
jedovaté kapaliny nebo krystalické látky (výjimečně plyny, např. HCN
příprava: dehydratace amidů
RCONH2 → RC≡N + H2O
příklad: akrylonitril(CH2= CH ― CN) - průmyslově nejvýznamnější, slouží jako surovina pro výrobu umělých vláken
ANHYDRIDY
obsahují v molekule anhydridovou skupinu –CO-O-CO-
anhydridy nižších karboxylových kyselin – ostře páchnoucí molekuly, anhydridy vyšších mono- a dikarboxylových kyselin – krystalické látky
využití: acylační činidla v organických syntézách
vznikají odštěpením vody z dvou karboxylových skupin
příprava:
reakce acylhalogenidu se sodnou solí příslušné kyseliny
průmyslově: reakce octanu sodného s acyhalogenidem
příklad: acetanhydrid (anhydrid kyseliny octové) – acetylační činidlo
ORGANICKÉ DERIVÁTY ANORGANICKÝCH KYSELIN
KYSELINA UHLIČITÁ
H2CO3
mohou být nahrazeny –OH skupiny → halogenderiváty, estery
kyselina chlormravenčí = monochlorid kyseliny uhličité
ethylester kyseliny mravenčí – výroba fosgenu
dichlorid kyseliny uhličité = fosgen
jedovatý, dusivý, lehce zápalný plyn
bojová chemická látka
stálejší než monochlorid
výroba: CO + Cl (t, p)
monoamid kyseliny uhličité
diamid kyseliny uhličité = močovina
první uměle vytvořená organická látka
použití: hnojivo, plasty, výroba organických látek, do ledové čokolády, do siláže
estery odvozené od močoviny se používají na výrobu plastů (uretany, polyurethany, molitan) a pryskyřic
místo kyslíku síra → thiomočovina
KYSELINA SÍROVÁ
H2SO4
→ R-SO3H = skupina sulfonových kyselin
benzensulfonová kyselina
pevná látka, silná, rozpustná ve vodě
použití: textilní průmysl (barvení tkanin), výroba emulgačních prostředků, fenolu
výroba sulfonací:
benzen + H2SO4 →
p-aminobentensulfonová kyselina = sulfaniová
využití: organické syntézy, výroba léčiv (náhražka antibiotik)
deriváty sulfaniové kyseliny = amidy kyseliny sulfaniové – např. sulfoamin kyseliny sulfanilové – výroba léků
KYSELINA DUSIČNÁ
HNO3
nahrazuje se –OH skupina → nitroskupina
trinitrát glycerolu
KYSELINA FOSFOREČNÁ
H3PO4
zbytky se váží na organické sloučeniny makroergickou vazbou (energeticky bohatou)
váží se na adenosintrifosfát – v nich organismus udržuje energii (AMP, ADP, ATP – např. ATP → ADP + P + Q[=energie])
KARBOXYLOVÉ KYSELINY A JEJICH DERIVÁTY
Substituční deriváty
Náhradou jednoho nebo více atomů vodíku v uhlovodíkovém řetězci karboxylové kyseliny jiným atomem nebo funkční skupinou
Karboxylová skupina zůstává zachována → chovají se jako kyseliny
Karboxylová skupina se vzájemně ovlivňuje s navázanou charakteristickou skupinou
Odlišné vlastnosti od klasických karboxylových kyselin
NÁZVOSLOVÍ
Časté triviální názvy (kys. mléčná) nebo polotriviální názvy (kys. α-hydroxyjantarová)
Uhlíky označovány číslovkami nebo řeckými písmeny
Základem je název karboxylové kyseliny, k němu se přidává příslušná předpona
Pokud je substituentů více, řadí se podle abecedy
Předpona:
Halogenkyseliny
halogen-
Hydroxykyseliny
hydroxy-
Aminokyseliny
amino-
Oxokyseliny
oxo-
kys. 2-methyl-3,5-dioxopentanová
kys. α-aminopropionová
kys. 2-aminopropanová
alanin
kys. 2,3-dihydroxybutandiová
kys. vinná
kys. 3,3-dibrombutanová
kys. β,β-dibrombutanová
Podle typu navázané charakteristické skupiny:
HALOGENKYSELINY
Vlastnosti
Navázaný halogen (X)
Silnější kyseliny než nesubstituované kyseliny
Způsobeno záporným indukčním efektem (-I)
Halogen má vysokou elektronegativitu → přitahuje k sobě e- → vzniká parciální záporný náboj → vazby jsou oslabené → H se odštěpuje snadněji než u běžných karboxylových kyselin
Čím jsou atomy halogenů blíže karboxylové skupině a čím jich je více, tím je halogenkyselina silnější
Síla halogenkyselin klesá s rostoucím protonovým číslem halogenu (F > Cl > Br > I)
Většinou krystalické látky
Dobře rozpustné ve vodě a dalších polárních rozpouštědlech
Většinou jedovaté (se sudým počtem uhlíků), leptají pokožku
Většinou rozpustné ve vodě, nerozpustné v nepolárních rozpouštědlech
Většina aminokyselin má amfoterní charakter
Skupina –COOH zapříčiňuje kyselé vlastnosti, v zásaditém prostředí se AK chovají jako kyseliny – odštěpuje H a tvoří –COO- (zásadité prostředí brání disociaci –NH2)
Skupina –NH2 zapříčiňuje zásadité vlastnosti (na dusíku je volný elektronový pár), v kyselém prostředí se AK chovají jako zásady – přijímají H a tvoří –NH3+ (kyselé prostředí brání disociaci –COOH)
Podle poměru charakteristických skupin –COOH a –NH2:
Kyselé
Poměr –COOH : -NH2 > 1 : 1
Neutrální
Poměr –COOH : -NH2 = 1 : 1
Zásadité
Poměr –COOH : -NH2 < 1 : 1
Izoelektrický bod
Hodnota pH, při které se AK chová neutrálně
Molekuly AK se vyskytují ve formě amfiontů (obojaký ion, někdy také „vnitřní sůl“)
Každá AK má hodnota izoelektrického bodu jinou
Závisí na počtu a poloze –COOH a –NH2
Nabývá hodnot 3 – 11
Příprava
Substituce (záměna X za NH2):
Adice NH3:
Redukce aromatických nitrokyselin:
Zástupci
OXOKYSELINY
Vlastnosti
Navázaný kyslík dvojnou vazbou
Podle místa navázání kyslíku:
Aldehydokyseliny
Atom kyslíku navázaný na koncový primární atom uhlíku
Ketokyseliny
Atom kyslíku navázaný na vnitřní sekundární atom uhlíku