Лекц 11. Карбон хүчлийн функциональт уламжлалууд. Оксихүчил

Transcript

1 Лекц 11 Карбон хүчлийн функциональт уламжлалууд Окси Ангилал ба нэршил Молекулдаа гидроксил (-ОН), карбоксил (-СООН) бүлэг агуулсан карбон хүчлүүдийг окси гэнэ. Оксихүчлийг карбоксил (-СООН) бүлгийн тоогоор нэг суурьт, хоѐр ба олон суурьт гэх мэт, харин гидроксил (-ОН) бүлгийн тоогоор нь 2 атомт, 3 атомт... олон атомт гэх мэтээр ангилна. Оксихүчлүүд нь ихэвчлэн түүхэн нэршилтэй. Мөн гидроксил бүлгийн байрлалыг үсгээр тэмдэглэж, уламжлалт нэршлээр нэрлэх ба ИЮПАК-аар ч нэрлэдэг. Ангилал Нэршил Нэгдэл - бүлгийн тоогоор -ОН бүлгийн тоогоор Түүхэн Уламжлалт ИЮПАК 1 суурьт 2 атомт Сүүний -окси сүүний 2-окси- пропаны H 2 1 суурьт 2 атомт Гликолын -окси цууний 2-окси-этаны H 2 2 суурьт 3 атомт Алимны -окси хувын 2-окси-1.4- бутандионы H 2 суурьт 4 атомт Дарсны, -диокси хувын 2,3-диокси-1.4- бутандионы H суурьт 4 атомт Лимоны -окси лимоны 3-окси-3- карбокси-1.5- пентандионы H 1 суурьт 4 атомт Галлын 3,4,5-триокси-1- бензолкарбоны

2 Гарган авах арга 1. Галогент карбон хүчлийн гидролизоор: I 2-õëîðïðîïèîíû õ èë H 2, t 0 îêñè ñ íû õ èë (2-îêñè ïðîïàíû õ èë) 2. Изо-карбон хүчлийн исэлдэлтээр: èçîòîñíû õ èë KMn 3 4 àëüôà -èçî òîñíû õ èë 3. Альдегид, кетон ба нитрилийн синтезээр: H 2, HI + HN N 0 + NH 4 I t H ñ íèé õ èë öóóíû àëüäåãèä 4. Ханаагүй карбон хүчлийн гидратацаар: H H 2 H ïðîïåíû õ èë -îêñèïðîïèîíû õ èë Физик шинж чанар Энгийн нэг суурьт оксихүчлүүд нь сироп маягийн шингэн эсвэл талст бодис байдаг. 2 суурьт окси хүчлүүд нь талст бодисууд байдаг. Оксихүчлүүд нь оптикийн идэвхитэй, оптик изомерүүд үүсгэнэ. Туйлширсан гэрлийн хавтгайг тодорхой өнцгөөр хазайлгах бодисын шинжийг оптик идэвхит чанар гэнэ. Туйлширсан гэрлийг оптик идэвхит бодисын дундуур нэвтрүүлэхэд туйлширсан гэрлийн хавтгай тодорхой өнцгөөр баруун эсвэл зүүн тийш хазайдаг. Баруун тийш хазайвал (+) тэмдгээр, зүүн тийш хазайвал (-) тэмдгээр тэмдэглэнэ. Молекулдаа асимметр 1 нүүрстөрөгчтэй, органик нэгдлүүдэд оптик идэвх илэрдэг. Хэд хэдэн асимметр нүүрстөрөгчийн атомтай нэгдлийн үүсгэх изомерийг : N = 2 n томьѐогоор олдог. Энд: N-изомерийн тоо, n-асимметр С -ийн тоо

3 3,4 нь оптик, антипод буюу толин изомерүүд юм. Харин 1,2 нь симметрийн хавтгайтай учир нэг л бүтцийг илэрхийлнэ. 1,2-ыг мезо хэлбэр гэнэ. Мезо дарсны нь оптик идэвхи үзүүлдэггүй, 3 ба 4 стереоизомерийг диастереоизомер гэх ба физик химийн шинжээрээ ялгаатай. Оросын эрдэмтэн М.А Розанов (1906) - ОН бүлэг С- ийн атомын баруун талд байвал D, зүүн талд байвал L гэж стереоизомерүүдийг нэрлэсэн. H H H D(-) ñ íèé õ èë L(+) ñ íèé õ èë õàéëàõ t 0 = õàéëàõ t =28 0 Химийн шинж чанар Оксихүчлүүд нь функциональ бүлгүүдээрээ хүчлийн ба спиртийн шинж үзүүлэхээс гадна оксихүчлийн онцлог шинжийг үзүүлдэг. Хүчлийн шинж: Карбоксил бүлгээрээ шүлт, спирт, аммиак зэрэгтэй үйлчлэлцэж нийлмэл эфир, галогенангидрид, амид үүсгэнэ. Na 2 H 5 SI 2 Na + H 2 ëàêòàò íàòðè 2 H 5 + H 2 ñ íèé õ ëèéí ýòèëèéí íèéëìýë ýôèð I + S 2 + HI ñ íèé õ ëèéí ãàëîãåí àíãèäðèä NH 3 NH 4 t 0 NH 2 + H 2 ñ íèé õ ëèéí àìèä

4 Спиртийн шинж: Гидроксил (-ОН) бүлэг нь исэлдэж кетон үүсгэхээс гадна мөн галогенээр халагдана. [] R R PI 5 R + PI 3 + HI I Оксихүчлийн шинж: Халаахад гидроксил (-ОН) бүлгийн байрлалаас хамаарч янз бүрийн бүтээгдэхүүн үүснэ. а. -оксихүчлийг халаахад цагираг бүтэцтэй эфир үүснэ. 2 молекул оксихүчлийн карбоксил ба гидроксил бүлгүүд нь урвалд орно. + H H + 2H 2 б. γ-оксихүчлийг халаахад ус ялгарч ханаагүй үүсдэг: 2 = + H 2 в. γ,δ-оксихүчлүүд нь маш тогтворгүй учир давс хэлбэрээр оршдог. Эдгээр давсуудыг эрдэс хүчлээр үйлчлэхэд окси үүсэнгүүтээ лактонд хувирдаг. Үүссэн цагираг эфирийг шүлтээр үйлчлэхэд эргэж давс үүснэ. Лактонуудыг ихэвчлэн задралгүйгээр хэрэглэдэг бөгөөд амархан хайлдаг талст бодисууд юм. Эсвэл шингэн төлөвт байдаг.

5 Гол төлөөлөгчид: Сүүний Энэ хүчлийн рацемат хольц нь сахарлаг бодисын сүүн хүчлийн исэлдэлтээр үүснэ. 6 H 12 исэх 6 2 глюкоз сүүний Сүүний хүчлийн гол шинж чанар: 1. Сул хүхрийн тэй үйлчлэх + H 2 S 4 + H 2. Концентрацитай хүхрийн тэй үйлчлэх + H 2 S H 2 3. Шүлтлэг ба саармаг орчинд исэлдүүлэгчийн нөлөөгөөр кето үүсгэнэ. + KMn 4 ( -, H 2 ) О- Зүүн эргүүлэгтэй L-сүүний нь зарим бактераар сахарлаг бодисыг исэлдүүлэхэд үүснэ. Баруун эргүүлэгтэй D-сүүний нь амьтан, хүний организм буюу булчинд агуулагддаг. Булчин дахь бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний үед чухал ач холбогдолтой. Алимны : L-алимны ургамалд арган тархсан. Алим, усан үзэмний шүүсэнд агуулагддаг. Усанд сайн уусдаг. Цэвэр алимны хүчлийн талст С-д хайлдаг. Харин D, L-алимны хүчлийн рацемат хольц С-д хайлдаг, усанд муу уусдаг.

6 Дарсны : 2 асимметр С*-тэй тул хэд хэдэн огторгуйн изомертэй. Үүнд: D-дарсны, L-дарсны, рацемат хольц (oптик идэвхигүй), мезо дарсны D ба L дарсны хүчлүүд нь 170 С-д хайлдаг. Байгальд өргөн тархсан давсуудыг нь тартрат гэнэ. Харин дарсны хүчлийн К, Nа давсыг сегнетийн давс гэнэ. Лимоны : 1 молекул устай талст нь С-д, усгүй талст нь 153 -д хайлдаг. Усанд сайн уусдаг. Лимоны нь лимоны хуурай массынх нь 9%-ийг эзэлдэг.

7 Салицилийн : Оксибензойны орто, мета, пара гэсэн 3 изомертэй. Орто изомерийг нь салицилийн гэнэ. Өнгөгүй талст бодисууд, усанд муу уусдаг. Кольбе Шмидтийн урвалаар гарган авна. Na Na P,t 0 H 2 S Na 2 S 4 ôåíîëÿò íàòðè ñàëèöèëàò íàòðè ñàëèöèëèéí õ èë Галлын 3,4,5 триоксибензойны нь буцлам усанд сайн уусдаг талст бодис, байгальд идээлэгч бодис агуулсан ургамалд агуулагдана. Танины гидролизоор гарган авдаг. Нэг суурьт, 4 атомт ароматик окси юм.

8 Оксихүчлийн хэрэглээ Окси Хүнсний бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл Бөс, хөвөн, даавуу будах Эмийн үйлдвэрлэл Арьс ширний үйлдвэрлэл Сүүний Алимны Сүүний Галлын Салицилын Сүүний Галлын Салицилын Лимоны Оксо (альдегид ба кето) Молекулдаа карбоксил бүлгээс гадна альдегид ба кетоны функциональ бүлэг агуулсан нэгдлүүдийг оксо гэнэ. Оксо- бүлгийн байршлаас хамаарч,, - изомер үүсгэнэ. Жишээ нь: Томъѐо Нэршил Системт Түүхэн Уламжлалт 2-оксоэтаны глиоксилийн -альдегид 2-оксопропионы пиро усан үзмийн -кетон 3-оксобутаны ацетоцууны -кетон 4-оксопентаны левулины γ-кетон

9 Оксохүчлийг гарган авах арга: -оксохүчлийг 3 үндсэн аргаар гаргаж авна дигалогент карбон хүчлийн гидролизоор: I R - - I 2H 2-2HI R - - -H 2 R оксихүчлийг исэлдүүлж гарган авах: R - - H [] R окси нитрилийн гидролизоор: R - - I un -ui 2 R - - N 2H 2, H + -NH 3 R - - α,, -оксохүчлүүдийг мөн дээрх аргаар гаргаж авахаас гадна -оксохүчлийг түүний тогтвортой нэгдэл -оксохүчлийн эфирийн гидролизоор гаргаж болно. Na - 2 H 5 R H 5 R Na R H + X - R 1 R 1 R 1 Шоргоолжны хүчлийн ба бусад хүчлийн нийлмэл эфирийг конденсацид оруулж - альдегид хүчлийг гаргаж авна. H 2 H 5 + R 2 2 H 5 2 H 5 Na H H 5 R

10 Оксохүчлийн химийн онцлог шинж: 1. Исэлдүүлэгч болон H 2 S 4 -ийн нөлөөгөөр хялбархан декарбоксилжих урвалд орно. H 2 S 4 R - - R - - H + 2 Зарим төлөөлөгчид: R Пиро усан үзмийн H 2 S 4 õ òýé R - + Энэ нь цууны тэй төсөөтэй үнэртэй, усанд сайн уусдаг, өнгөгүй шингэн. Ургамалд нүүрс-усны задралаар болон спиртийн сүүн хүчлийн исгэлтээр үүсдэг. Усан үзмийн хүчлийн пиролизоор үүсэх тул пиро нэр авчээ. Пиро усан үзмийн нь хүн, амьтны эд эсэд байнга байх ба биохимийн олон урвалд оролцдог. 2. Ацетоцууны эфир Энэ нь анхилуун үнэртэй, С-д буцалдаг, өнгөгүй шингэн. Ацетоцууны хүчлийн эфир нь органик синтезд өргөн хэрэглэгдэнэ.

11 Ацетоцууны хүчлийн этилийн эфирийг гаргахдаа этилацетатын 2 молекулын конденсацаар гаргадаг. 2 H 5 Na H H 5 + H H H 5-2 H 5 àöåòî-öóóíû õ ëèéí ýôèð Ацето-цууны хүчлийн эфир нь кето ба енол таутомерт оршино.