АЛКОХОЛИ И ФЕНОЛИ. Алкохоли и феноли. Органска хемија, применета во фармација

Transcript

1 1 АЛКОХОЛИ И ФЕНОЛИ Органска хемија, применета во фармација 2 Алкохолите се соединенија кои имаат хидроксилна група поврзана за заситени sp 3 хибридизирани C атоми Метанол Етанол Хлорамфеникол Гераниол Витамин D3 (Холекалциферол) Холестерол 1

2 3 Фенолите се соединенија кои имаат хидроксилни групи поврзани за ароматичен прстен Тетрахидроканабинол Капсицин Уришоли Допамин Еугенол 4 Номенклатура на алкохоли Алкохолите се класифицирани во зависност од бројот на органски групи врзани за C атомот на кој е супституирана OH групата 2

3 5 Номенклатура на алкохоли Едноставните алкохоли се именуваат според IUPAC системот како деривати на основниот алкан, применувајќи го суфиксот -ol: Правило 1 Се одбира најдолгата јаглеродна низа во која се содржи хидроксилната група, потоа името се формира кога кон името на соодветната основна алканска низа ќе се додаде наставката -ol. Правило 2 Нумерирањето на низата започнува од крајот најблизок до хидроксил групата. Правило 3 Супституентите се нумерираат според нивното место во низата и се пишува името наведувајќи ги супституентите по азбучен ред. 6 Номенклатура на алкохоли 5-метил-хексан-2,4 диол 2-метил-проп-2-ен-1-ол 3

4 7 Номенклатура на алкохоли Позиција на локант правилно неправилно Хирален центар 3 - Пентанол или Пентан ол (R) - 2-хлоро-3-фенил-1-пропанол 8 Номенклатура на алкохоли Циклични алкохоли 4,4-диметил-циклохексан-1-ол cis-циклохексан-1,4-диол (R) 3,3-диметилциклопентанол cis-циклобутан-1,3-диол 4

5 9 Номенклатура на алкохоли Тривијални имиња (прифатени од IUPAC) 10 Чекор 1 Идентификувај го името на основната низа Номенклатура на алкохоли Систематско име според IUPAC? Чекор 2 и 3 Идентификувај ги супституентите и означи ги локантите 3-нонанол 4,4-дихлоро Чекор 4 Подреди ги супституентите според азбучен ред Чекор 5 Означи ја конфигурацијата на секој хирален центар 6-етил 4,4-дихлоро-6-етил-3-нонанол (3R,6R)-4,4-дихлоро- 6-етил-3-нонанол 5

6 11 Номенклатура на фенолите Зборот фенол се употребува како име за специфична супстанца (хидроксибензен) и за име на фамилија хидрокси-супституирани ароматични соединенија, според правилата за номенклатура на ароматичните соединенија. Како основа на името се зема -фенол а не -бензен. 12 Номенклатура на алкохоли Систематско име според IUPAC? 6

7 13 Номенклатура на алкохоли 14 Номенклатура на алкохоли 7

8 15 Номенклатура на фенолите 16 Особини: физички својства Температура на вриење Алкохолите и фенолите имаат многу повисоки температури на вриење од сличните алкани и алкилхалогениди. 8

9 17 Особини: физички својства Аголот помеѓу R O H има приближно тетраедарска вредност (109 кај метанолот, на пример), а кислородниот атом е sp3 хибридизиран Водородни врски зголемена температура на вриење 18 Особини: физички својства Растворливост во вода Влијание на растворливоста врз антибактериската активност на алкохолите Се меша со вода во сите односи Се раствора во вода Не се раствора во вода Хидрофобен регион Хидрофилен регион 9

10 19 Особини: Киселост и базност Слаби бази Слаби киселини 20 Особини: киселост и базност Константи на киселост 10

11 21 Особини: киселост и базност Депротонирање на алкохоли Алкохолите се слаби киселини реагираат само со алкални метали и јаки бази етанол натриум нитрид натриум етоксид водород (гас) 22 Особини: киселост и базност Депротонирање на феноли Фенолите се многу покисели од алкохолите може да се депротонираат со хидроксиден јон Споредба на мапите на електростатскиот потенцијал 11

12 23 Особини: киселост и базност Фактори што влијаат на киселоста на алкохоли и феноли Ефект на резонанција Резонантно стабилизирање условува пониска pka Ефект на индукција Електрон акцепторните групи го стабилизирааат алкоксид/феноксид јонот и условуваат пониска pka Ефекти на супституените Просторните ефекти при солватација ја намалуваат киселоста (условуваат повисока pka) 24 Особини: киселост и базност Ефект на резонанција - Фенолите се многу покисели од алкохолите Резонатната стабилизација на феноксидниот јон 12

13 25 Особини: киселост и базност Индуктивен ефект електрон акцепторните групи го стабилизирааат алкоксидот и условуваат пониска pka 26 Особини: киселост и базност Ефект на супституентите 13

14 27 Особини: киселост и базност Супституирани феноли Електрон-акцепторни групи го делокализираат негативниот полнеж, го стабилизираат феноксид анјонот и ја зголемуваат киселоста на фенолот Електрон-донорните групи го концентрираат полнежот врз кислородот, го дестабилизираат феноскид анјонот и ја намалуваат киселоста на фенолот 28 Реакции на супституција Реакции на адиција Реакции на редукција 14

15 29 1. Реакции на супституција Добивање на примарен алкохол Добивање на терциерен алкохол Реакции на адиција Хидратација (во кисела средина) Оксимеркурирање -демеркурирање (во случај кога е можно преуредување на супстратот) Хидроборирање-оксидација 15

16 31 2. Реакции на адиција Реакции на адиција Директно хидроксилирање на алкени Киселинско катализирана хидролиза на епоксиди 16

17 33 Наведи ги реагенсите што треба да се искористат за да се добијат следните алкохоли (супституција/адиција) Реакции на редукција Воедначено кинење на врските (како да се ковалентни) Невоедначено кинење на врските (како да се јонски) Формален полнеж (=0) Оксидациска состојба (= -2) Оксидација Четири електрони метан метанол формалдехид Оксидација Оксидација мравја киселина Шест електрони Оксидација јаглерод диоксид Редукција Редукција Редукција Редукција 17

18 35 Идентификување на реакции на оксидација и редукција Дали соединението се оксидирало/ редуцирало или ништо од наведеното Чекор 1 Определи ја оксидациската состојба на почетното соединение Да се скинат врските невоедначено (освен С-С врските) Чекор 2 Определи ја оксидациската состојба на продуктот два електрони Чекор 3 Определи дали се случила промена на оксидациската состојба два електрони Реакции на редукција 18

19 37 3. Реакции на редукција 3.1 Во присуство на метални катализатори 3.2 Со примена на натриум борхидрид Реакции на редукција 3.2 Со примена на натриум борхидрид 19

20 39 3. Реакции на редукција 3.2 Со примена на натриум борхидрид (механизам ) Во првиот чекор, Na-борхидрид дава Н на карбонилната група Резултирачкиот акоксиден јон потоа се протонира и се создава алкохол Реакции на редукција 3.3 Со примена на литиум алуминиум хидрид 20

21 41 3. Реакции на редукција 3.3 Со примена на литиум алуминиум хидрид (механизам) Во првиот чекор, LAH дава Н на карбонилната група Резултирачкиот акоксиден јон потоа се протонира и се создава алкохол Реакции на редукција 21

22 43 3. Реакции на редукција 3.4 Редукција на карбоксилни киселини и естри Реакции на редукција 3.4 Редукција на карбоксилни киселини и естри NaBH 4 не ги дава овие реакции 22

23 45 3. Реакции на редукција 3.4 Редукција на карбоксилни киселини и естри Реакции на редукција 3.4 Редукција на карбоксилни киселини и естри 23

24 47 Цртање на механизам и предвидување на продукти од редукција со хидриди Нацртај механизам и предвиди го продуктот на следната реакција Чекор 1 и 2 Нацртај две искривени стрелки што го покажуваат преносот на хидридот, а потоа нацртај го резултирачкиот алкоксиден јон LAH дава хидрид на карбонилната група Чекор 3 Нацртај две искривени стрелки што го покажуваат протонирањето на алкоксидниот јон со помош на изворот на протон протон трансфер 48 Напиши го продуктот и механизмот на реакциите: 24

25 49 4. од Grignard-ов реагенс Victor Grignard, 1912 Nobel Prize in Chemistry од Grignard-ов реагенс Grignard-овиот реагенс е нуклеофил и ја напаѓа карбонилната група Добиениот алкоксиден јон потоа се протонира при што се формира алкохол 25

26 51 4. од Grignard-ов реагенс Реакција со кетони Реакција со алдехиди Реакција со естри од Grignard-ов реагенс 26

27 53 4. од Grignard-ов реагенс 54 Покажи како може да се добие седото соединение со примена на Грињарова реакција Чекор 1 Идентификувај ја α-позицијата преку Грињарова реакција Чекор 2 Идентификувај ги трите групи поврзани на α-позицијата Чекор 3 Покажи како може да се постави секоја од групите преку Грињаровата реакција 27

28 55 4. од Grignard-ов реагенс Реакција со карбоксилна киселина Не се добива алкохол Јаглеводород Mg-сол на Карбоксилната киселина 56 те не се компатибилни Не може да се формира овој Grignard-ов реагенс 28

29 57 те 4. Заштита на алкохолите Заштита на функционалната група: 1) Воведување на заштитна група која ќе ја блокира групата што пречи 2) Изведување на саканата реакција 3) Отстранување на заштитната група 58 те 4. Заштита на алкохолите Триметил силил етер Триметил силил етер 29

30 59 те 4. Заштита на алкохолите 60 те 4. Заштита на алкохолите 30

31 61 Реакции на алкохолите 4. Заштита на алкохолите 62 Како ќе се добие следниот продукт со примена на Grignard-ов реагенс? 31

32 63 Како ќе се одвиваат следните трансформации? 64 Добивање на фенолите 1. Индустриско добивање на фенол 2. Лабораториско добивање на фенол 32

33 65 Реакции на алкохолите 66 Реакции на алкохолите 1. S N 1 реакции на C-O врската Механизам: Терциерен алкохол Оксониум јон Карбокатјонски интермедиер Алкил халогенид 33

34 67 Реакции на алкохолите 2. S N 2 реакции на C-O врската Примарен алкохол 68 Реакции на алкохолите 2. S N 2 реакции на C-O врската (со тионил хлорид и фосфор трибромид) 34

35 69 Реакции на алкохолите 2. S N 2 реакции на C-O врската Непогодна група за истиснување Погодна група за истиснување Непогодна група за истиснување Погодна група за истиснување 70 Реакции на алкохолите 3. Конверзија на алкохолите во тосилати Реакција на OH-врската Непогодна група за истиснување Погодна група за истиснување Промена на конфигурацијата 35

36 71 Реакции на алкохолите 3. Конверзија на алкохолите во тосилати 72 Реагенси потребни за конверзија на алкохол во алкил халид Дефинирај ги реагенсите потребни за спроведување на следната трансформација Чекор 1 Анализирај го супстратот Чекор 2 Анализирај го стереохемискиот исход и определи дали е потребна S N 2 реакција Трансформација бара инверзија на конфигурација, што може да се постигне само преку S N 2 процес (S N 1 ќе даде рацемизација). Дополнително, супстратот најверојатно ќе подлежи на карбокатјонско преуредување доколку е изложен на S N 1. Од овие причини, потребен е процесот S N 2. Чекор 3 Дефинирај ги реагенсите потребни за спроведување на процесот дефиниран во чекор 2 36

37 73 Реакции на алкохолите Напиши со кои реагенси ќе се одвиваат реакциите? Објасни го механизмот 74 Реакции на алкохолите 3. Реакции на елиминација Е1 механизам Терциерен алкохол Протониран алкохол Карбокатјон Алкен 37

38 75 Реакции на алкохолите 3. Реакции на елиминација Е2 механизам б) а) фосфороксихлорид Е2 механизам 76 Реакции на алкохолите Наведи ги продуктите на следната реакција 38

39 77 Реакции на алкохолите 4. Оксидација на алкохолите 78 Реакции на алкохолите 4. Оксидација на алкохолите со хромат 39

40 79 Реакции на алкохолите 4. Оксидација на алкохолите со хромат Примена: тест за определување на количина на алкохол 80 Реакции на алкохолите 4. Оксидација на алкохолите со пиридиниум хлорохромат Примарен алкохол Алдехид 40

41 81 Реакции на алкохолите 4. Оксидација на секундарни алкохоли 82 Предвидување на продукти од реакција на оксидација Предвиди го главниот продукт од следната реакција Чекор 1 Дефинирај дали алкохолот е примарен или секундарен Чекор 2 Доколку алкохолот е примарен, размисли дали ќе се создаде алдехид или карбоксилна киселина Продуктот е одреден од изборот на реагенсот Чекор 3 Нацртај го продуктот 41

42 83 Реакции на алкохолите Кој реагенс ќе се употреби за да се оксидира алкохолот до алдехид/кетон, а кој реагенс ќе се користи за да се оксидира алкохолот до киселина? Напиши ги продуктите на реакцијата: 84 Реакции на алкохолите 4. Биолошка оксидација на алкохолите Токсична за организмот: Слепило Нарушување на функцијата на органите смрт гадење повраќање 42

43 85 Реакции на фенолите 1. Оксидација на фенолите K 2 NO(SO 3 ) 2 Важен процес при клеточно дишење Убихинони хинони што се наоѓаат секаде во природата (во сите клетки) 1978 Nobel prize: Peter D. Mitchell (откривање на улогата на убихинони во производство на енергија во клетките (АТП синтеза)) 86 Реакции на фенолите 2. Електрофилна ароматична супституција Халогенирање Нитрирање Сулфонирање Freidel Krafts ови реакции 43