KEMIJA. Iztok Prislan Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo

Transcript

1 KEMIJA Iztok Prislan Biotehniška fakulteta Oddelek za živilstvo

2 Estri Najpogostejši derivati karboksilnih kislin so estri: Estri običajno nastanejo pri reakciji med kislino in alkoholom oz. fenolom (esterifikacija): H + H 2 O To je ravnotežna reakcija, ki jo lahko kataliziramo s pomočjo kisline. Po Le Chatelierovem načelu bo nastalo več estra, če bomo sproti odstranjevali vodo

3 Estri Pri hidroksi kislinah lahko poteče intramolekularna esterifikacija (laktonizacija), pri čemer nastanejo laktoni (ciklični estri). Take reakcije so pogoste v primerih, ko nastane petčlenski ali šestčlenski obroč. se odcepijo H + Ciklični ester

4 Tioestri Tioestri so podobni estrom, le da je atom kisika zamenjan z atomom žvepla: O C R 2 R 1 S Tioestri nastanejo pri reakciji med kislino in tiolom: H + H 2 O Pomemben tioester v biokemiji je acetil koencim A (acetil CoA), ki deluje kot transporter acetilne skupine in vstopa tudi v cikel citronske kisline. CoA.svg

5 Anorganski estri Mogoča je tudi priprava estrov iz anorganskih kislin (žveplove, fosforjeve in dušikove). Fosfatni in sulfatni estri služijo kot detergenti, nitratni estri pa so navadno eksplozivni: C H 2 C H 2 O HC O NO 2 O NO 2 NO 2 nitroglicerin Alfred Nobel je odkril, da lahko nitroglicerin zmeša z inertnim materialom (npr. glino), zaradi česar je rokovanje z drugače zelo eksplozivno snovjo varnejše. Tako je nastal dinamit.

6 Anorganski estri Najpomembnejši estri, ki se pojavljajo v biokemiji, so estri fosforne kisline (fosfatni estri). Fosfatni estri so organske spojine, ki nastajajo pri reakciji med alkoholom in fosforno kislino. Fosforna kislina ima 3 OH skupine lahko reagira s tremi alkoholi (mono, di, triestri) fosforna kislina monoester diester trister lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/agronomija%20uni/kemija%20agr%20uni/6.predavanje.ppt.

7 ATP Molekule fosforne kisline se lahko tudi povezujejo med seboj, pri čemer nastaja difosforna ali trifosforna kislina. difosforna kislina trifosforna kislina Ti dve molekuli reagirata z alkoholi, pri čemer nastajajo naslednji produkti: difosfatni monoester trifosfatni monoester Take spojine nastajajo v človeškem telesu pri nastajanju in prenosu energije, potrebne za biokemijske reakcije. Najpomembnejša primera sta adenozin difosfat (ADP) in adenozin trifosfat (ATP). lj.si/zt/kemija/katedra/slo/studenti/agronomija%20uni/kemija%20agr%20uni/6.predavanje.ppt.

8 ATP in energija riboza fosfatne skupine adenin ATP služi kot vir energije pri različnih procesih. Energija, ki se sprosti pri hidrolizi ATP do ADP oz. AMP pri standardnih pogojih in konc. 1 M, pa je : ATP + H 2 O ADP + Pi ATP + H 2 O AMP + PPi ΔG = 30,5 kj/mol ( 7,3 kcal/mol) ΔG = 45,6 kj/mol ( 10,9 kcal/mol)

9 Termodinamika hidrolize ATP Razcep vezi je vedno endotermen proces. Sproščanje energije pri hidrolizi molekule ATP in spontanost reakcije je rezultat več dejavnikov: 1. Boljša solvatacija 2. Manj odbojnih interakcij 3. Stabilizacija preko resonančnih struktur

10 Nomenklatura Estri imajo alkoholni in kislinski del. Na ta način jih tudi poimenujemo: 1. Najprej poimenujemo alkoholni del in dodamo ime kislinskega dela. 2. Ime alkoholnega dela je kar ime R skupine, ki je vezana (alkil, cikloalkil, aril). 3. Ime kislinskega dela je ime kisline, pri čemer izpustimo končnico jska kislina, dodamo pa končnico at. Primeri: metil etanoat (metil acetat) etil etanoat (etil acetat) etil propanoat

11 Značilne reakcije estrov Saponifikacija Hidrolizo estrov (in amidov) do soli karboksilne kisline in alkohola v prisotnosti baze imenujemo saponifikacija. H 2 O NaOH, Primera H 2 O NaOH, etil benzoat natrijev benzoat etanol H 2 O NaOH, fenil etanoat fenol natrijev etanoat

12 Značilne reakcije estrov Maščobe (živalsko maščobo v prehrani imenujemo mast) in maščobna olja so organske kemijske spojine, ki imajo velik pomen v zgradbi živih bitij. Po kemijski razvrstitvi so triestri alkohola glicerola (propan 1,2,3 triol) z radikali višjih maščobnih kislin. IUPAC priporoča za to vrsto organskih spojin ime triacilglicerini, starejše poimenovanje pa je»trigliceridi«. Masti se od olj ločijo po tem, da so pri sobni temperaturi v trdnem stanju, maščobna olja pa so tekoča. iz maščobnih kislin iz glicerola triacilglicerin humanphysiology.wikispaces.com/03+chemical+aspects+of+physiology

13 Značilne reakcije estrov Nastanek mil 3 NaOH 3 triacilglicerin glicerol natrijeva sol maščobne kisline (milo) Mila so soli maščobnih kislin. Mila so poznali že stari Rimljani, a šele po letu 1700 se je obrt dovolj razvila, da je bilo milo dostopno vsem.

14 Mila so vrsta detergentov Detergent je surfaktant oz. mešanica surfaktantov, ki ima čistilne lastnosti. Tudi mila so detergenti. Alkoholi krajših dolžin (manj kot štirje atomi C) so zaradi funkcionalne skupine OH topni v vodi. Če se veriga ogljikov podaljša, postanejo alkoholi bolj podobni alifatskim ogljikovodikom. Podobno je z ogljikovodiki s karboksilno skupino, medtem ko se mila zaradi ionske skupine dobro topna. Obnašanje mil oz. detergentov v vodi prikazuje spodnja slika:

15 Detergenti in micele Nepolarni rep mila ni topen v vodi (hidrofoben), ionska (polarna) glava pa je (hidrofilen del). Molekula mila se bo porazdelila na površini vode tako, da bo nepolarni rep gledal iz vode, ionska glava pa bo obdana z molekulami vode. Če se vse molekule mila ne morejo porazdeliti po površini vode, se razporedijo po topilu, če pa presežejo določeno koncentracijo (kritična micelna koncentracija), se združijo v edinstveno tvorbo, ki ji pravimo micela. Vsa tri stanja molekule mila (surfaktanta) v vodi: na površini, v vodi, združene v micelo.

16 Termodinamika nastanka micele Nastanek micele pomeni izgubo prostorskih stopenj molekul mila oz. izgubo entropije. Sprememba entalpije je blizu nič, vendar je micelizacija spontan proces (Gibbsova energija je manjša od nič). Torej v sistemu obstajajo drugi procesi, ki prispevajo k znižanju proste entalpije. Združevanje nepolarnih repov iztisne molekule vode, katerim se zviša entropija. Temu entropijsko vodenemu procesu rečemo tudi hidrofobni efekt. liofilna glava liofobni rep Zelo je pomemben pri strukturiranju proteinov v bioloških sistemih. Classification Type Of Particles.htm

17 Mehanizem delovanja detergentov Podobno se topi v podobnem Animacija razgradnje nečistoč

18 Micele, dvoplasti, liposomi micele liposomi dvoplasti