FUNKTSIONAALSED RÜHMAD. II OSA

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "FUNKTSIONAALSED RÜHMAD. II OSA"

Παλλάς Οικονόμου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 TATU ÜLIKL TEADUSKL TÄIENDAVAID TEEMASID KLIKEEMIALE III FUNKTSINAALSED ÜHMAD. II SA Heiki Timotheus Õppevahend TK õpilastele Tartu 2007

2 Funktsionaalsed rühmad. II osa Karboksüülhappeid ja nende derivaate võib esitada järgmise struktuurvalemi abil: X X H X X l X kus X on mitmesugused negatiivsed (esimesel aatomil vabu elektronpaare omavad) rühmad. karboksüülhape ester klooranhüdriid anhüdriid X 1 2 amiid Karboksüülhapete derivaadid lähevad kergesti üksteiseks üle järgmise üldise skeemi järgi: :Y Y :X X Y X Iseloomulik on siin see, et lähteoleku karbonüülne (sp 2 ) süsinik läheb vaheproduktis alati üle tetraeedriliseks (sp 3 valentsolekusse). Sellist reaktsiooni võib vaadelda kui nukleofiilset asendust karbonüülse süsiniku juures. Näited 1. Esterdamine (esterifikatsioon) H 1 H H 1 H H H 1 1

3 H H 1 H 2 H eaktsioonis on kõik etapid pöörduvad, paremalt vasakule kulgev reaktsioon on estri happeline hüdrolüüs. 2. Amiidi saamine l 3 l 3 H H H H H l l 3. Estri leeline hüdrolüüs (seebistamine). H H H 1 Estri leeline hüdrolüüs kulgeb lõpuni, kuna produktina tekkivas karboksülaatanioonis ei ole enam elektrofiilset tsentrit (negatiivne laeng on resonantsi tõttu määritud laiali ka süsinikuaatomile). Karboksüülhapete estritest on tähtsamad etaanhappe ja madalamate alkoholide estrid, mida kasutatakse lahustitena ja lõhnaainetena (nad on meeldiva puuvilja lõhnaga). Tselluloosi kui alkoholi etanaate kasutatakse tehissiidi (atsetaatsiidi) valmistamiseks. Nende saamine kulgeb tavalisel viisil: H 2

4 [ 6 H 7 2 (H) 3 ] n 3n(H 3 ) 2 [ 6 H 7 2 (H 3 ) 3 ] n 3H 3 H tselluloos etaanhappe anhüdriid tselluloosi trietanaat Mineraalhapete estrid saadakse analoogiliselt karboksüülhapete estritega. Näited. 1. 2H 3 H (H) 2 S 2 (H 3 ) 2 S 2 2H 2 2. H 2 H H 2 N 2 HH H 2 H glütserool 3 HN 2 HN 2 3H 2 H 2 N 2 glütserooli trinitraat Paljud mineraalhapete estrid on mürgised. Glütserooli trinitraat (vanema, ebatäpse nimetusega nitroglütseriin) on tugevajõuline lõhkeaine. Tselluloosi nitraadid on samuti kasutusel lõhkeainetena (püroksüliin, püssirohud) ja nitrovärvide kilemoodustajatena. Dikarboksüülhapped võivad dioolidega anda polümeerseid estreid: n H H n HH 2 H 2 H 1,4 benseendikarboksüülhape 1,2 etaandiool (tereflaalhape) H 2 H 2 H 2 H 2 Polüestrid on laialdaselt kasutusel tekstiilkiudainetena (lavsaan, terüleen jt). Estrid võivad moodustuda ka hüdroksühappe molekuli ühe otsa reageerimisel teise otsaga. Produktiks on tsükliline ester (laktoon). Eriti kergesti tekivad laktoonid sellistest hüdroksühapetest, kus laktooni tsükkel on 5 või 6 lüliline (tsükli tekkimisel valentsnurgad praktiliselt ei muutu ja tsükkel on pingevaba). madustelt on laktoonid sarnased tavaliste estritega. Looduses on estrid laialt levinud. Paljude puuviljade lõhn on põhjustatud estritest (peamiselt etanaatidest). Ka eeterlike õlide koostises on mitmesuguseid estreid. Eriti tähtsad on aga glütserooli estrid suurema 3

5 molekuliga ( ) karboksüülhapetega taimsed ja loomsed rasvad ning õlid. Näiteks searasva põhikomponendiks on glütserooli tristearaat: H 2 17 H 35 H 17 H 35 H 2 17 H 35 Glütserooli estrid küllastumatute hapetega on vedelate taimeõlide peamisteks koostisosadeks. asvadega on lähedalt seotud fosfolipiidid, mis kujutavad endast glütserooli segaestreid rasvhapete ja fosforhappega, näiteks: H 2 1 H 1 H 2 P 2 H Seega kuuluvad fosfolipiidid nii karboksüülhapete kui mineraalhapete estrite hulka. Nad on looduses laialt levinud, eriti loomsete organismide närvikudedes. Amiididest on tähtsamad polüamiidid. Neid võib saada näiteks dikarboksüülhapete reageerimisel diamiinidega: k H(H 2 ) m H k H 2 N(H 2 ) n või aminohapetest: H k 2 (H 2 ) m (H 2 ) n k H 2 N(H 2 ) n H H k 2 (H 2 ) n (H 2 ) n Saadud polümeere kasutatakse tähtsate tekstiilikiudainete (nailon, kapron) valmistamiseks. Tööstuses kasutatakse aminohappe asemel sageli vastavat tsüklilist amiidi (laktaani; analoogne tsüklilise estri laktooniga, millest oli ülal juttu): (H 2 ) n α Aminohapete reageerimisel üksteisega tekivad samuti polüamiidid, neid nimetatakse polüpeptiidideks: 4

6 n H 2 H HH Amiidrühma sellises polümeerses ahelas nimetatakse peptiidrühmaks e. peptiidsidemeks. Polüpeptiidid koosnevad enamasti erinevate α aminohapete jääkidest. Nad on looduses erakordselt tähtsad ja laialt levinud. Polüpeptiidid, mille ahela koostises on aminohapete jääke kuni 100, on sageli füsioloogiliselt aktiivsed ained (antibiootikumid, hormoonid, mürgid), suuremate molekulidega polüpeptiide nimetatakse lihtvalkudeks e. proteiinideks. Proteiinide koostisse kuulub ~20 erinevat aminohapet. sa neist on sellised, mis tekivad ainult taimedes, loomad peavad neid omandama taimsest toidust (nn. asendamatud aminohapped). Mõningaid aminohappeid on aga loomsed organismid võimelised ise tootma (nn. asendatavad aminohapped). Tähtsamad aminohapped on järgmised (sulgudes on toodud tähistus): asendamatud (H 3 ) 2 HH( )H valiin (Val) (H 3 ) 2 HH 2 H( )H leutsiin (Leu) 2 H 5 H(H 3 )H( )H isoleutsiin (Ile) H 3 H(H)H( )H treoniin (Thr) H 3 SH 2 H 2 H( )H metioniin (Met) 6 H 5 H 2 H( )H fenüülalaniin (Phe) H 2 H( )H trüptofaan (Trp) H 2 N(H 2 ) 4 H( )H lüsiin (Lys) N H 2 H( )H histidiin (His) H 2 N (H 2 ) 3 H( )H arginiin (Arg) 5

7 asendatavad H 2 H glütsiin (Gly) H 2 N H H H 3 alaniin (Ala) HSH 2 H( )H tsüsteiin (ys) H H 2 H( )H türosiin (Tyr) H proliin (Pro) H H hüdroksüproliin (Hyp) H(H 2 ) 2 H( )H glutamiinhape (Glu) HH 2 H( )H asparagiinhape (Asp) HH 2 H( )H seriin (Ser) Tähistuste abil on võimalik polüpeptiidset ahelat väga kompaktselt esitada, näiteks: glütsiini jääk valiini jääk alaniini jääk H 2 H H on lühemalt Gly Val Ala H(H 3 ) 2 H 3 6

8 Peale lihtvalkude on palju erinevaid liitvalke e. proteiide, mille polüpeptiidse osa külge on seotud veel mitmesuguseid muid ühendeid (rasvad, polüsahhariidid, nukleiinhapped, värvained jt.). Valkude struktuur on väga keeruline. Primaarseks struktuuriks nimetatakse aminohapete jääkide järjestust polüpeptiidahelas. Sekundaarse struktuuri määrab polüpeptiidahelate omavaheline seotus mitmesuguste põikisidemetega (kovalentsed, ioonsed, vesiniksidemed jt.). Polüpeptiidahel võib olla ka keerdunud spiraaliks, mille keerdusid seovad omavahel vesiniksidemed. Tertsiaarseks struktuuriks nimetatakse polüpeptiidahelate osade omavahelist paigutust ruumis, näiteks: Tertsiaarse struktuuri põhjal jagatakse proteiinid fibrillaarseteks (kiulisteks) ja globulaarseteks (kerakujulisteks). Globulaarne tertsiaarne struktuur võib olla fikseeritud samalaadsete sidemete abil kui sekundaarne. Valkude kvaternaarne struktuur tähendab üksteisega liitunud (assotsieerunud) väiksemate valgumolekulide omavahelist paigutust. Valk omandab vajaliku biokeemilise aktiivsuse alles vastava kvaternaarse struktuuri olemasolul. Karboksüülhapete derivaatidega on mitmeti sarnased ka süsihappe derivaadid. Süsihape on nõrk hape (nõrgem kui karboksüülhapped) ning püsib ainult lahjades lahustes, kuid ta annab mitmesuguseid derivaate, mis on enamasti püsivad. Tähtsamad süsihappe derivaadid on järgmised: l ester klooranhüdriid ester klooranhüdriid (fosgeen) l l 7

9 1 N 2 2 amiid (karbamiid) ester amiid (kretaan) Süsihappest on võimalik saada ka tioderivaate, kus hapniku aatomid on asendatud väävli aatomitega. Neist on tähtsamad: S triokarbamiid SNa S Na ksantogenaat Enamik süsihappe derivaatidest on sünteesitavad lähtudes fosgeenist (väga mürgine iseloomuliku lõhnaga gaas), näiteks: l 2 2H () 2 2Hl l ( ) 2 2Hl l 2 H l Hl l 3 Hl madustelt sarnanevad nad karboksüülhapete vastavate derivaatidega. Tähtsaks polümeerseks materjaliks on polükretaanid, mida saadakse diisotsüanaatide ja dioolide reageerimisel: k ==N (H 2 ) m N== k H(H 2 ) n H (H 2 ) m (H 2 ) n Ksantogenaate (ksantogeenhape ise ei ole püsiv) saadakse süsinikdisufiidi S 2 ja alkoholaatide reageerimisel: S 2 Na SSNa Ksantogenaadi lahus on üks väheseid keskkondi, milles tselluloos lahustub. Kuna lahuse hapustamisel tselluloos eraldub uuesti, kasutatakse seda tehissiidi (viskoossiidi) tootmiseks. KIJANDUS. 1. A. Talvik, rgaaniline keemia. Trt., TÜ I. Grandberg, rgaaniline keemia. Tln., Valgus A. T. Talvik, rgaaniline keemia, Tallinn, Ü Greif,

Σχετικά έγγραφα

Orgaanilise keemia õpiku küsimuste vastused

Orgaanilise keemia õpiku küsimuste vastused rgaanilise keemia õpiku küsimuste vastused 8. KARBNÜÜLÜENDID (LK 15 16) II osa 1. Butaani ja propanooni (atsetooni) molekulid omavahel vesiniksidemeid ei moodusta, sellest nende madal keemistemperatuur.